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UE10 – Tissu sanguin Dr Zunic

Date : 07/03/2016 Plage horaire : 10h45-12h45Promo : 2015/2016 Enseignant : Dr P. ZunicRonéistes : MASSIP Chloé

JACQUENOD Enzo

Hématopoïèse

I. Définition

II. Les cellules sanguines 1. Leurs fonctions 2. Durée de vie 3. La numérotation globulaire 4. La formule sanguine (leucocytaire)

III.Siège de l'hématopoïèse

IV. Compartiments de l’hématopoïèse

V. Les cellules souches totipotentes 1- Caractéristiques 2- Colony Forming Unit-Spleen (CFU-S)

VI. Les progéniteurs

VII. Les précurseurs 1. Les précurseurs érythroblastiques 2. Les précurseurs myéloïdes et lymphoïdes 3. Les précurseurs plaquettaires

VIII. Régulation de l'hématopoïèse

IX. Exploration de la moelle osseuse

X. Pathologies de l’hématopoïèse (Non traité 2015-2016)

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L’hématopoïèse, c’est la production des cellules sanguines selon un mode un peu particulier.Il faut bien imaginer qu’il y a énormément de cellules sanguines qui sont produites par seconde, par jour. L’intérêt, c’est d’avoir un compartiment constant de cellules et régulé.

On va voir qu’il y a des systèmes de régulation qui vont permettre à la moelle osseuse (lieu de fabrication des cellules sanguines) de répondre à la demande en cellules de l’organisme.

I. Définition

Ensemble des phénomènes qui concourent à la fabrication et au remplacement continu et régulé des cellules sanguines.

Dans cette définition, tous les termes sont importants.L’idée, c’est vraiment d’avoir en permanence la possibilité de fabriquer l’ensemble des cellules sanguines.

II. Les cellules sanguines Elles comportent 3 compartiments cellulaires ou lignées cellulaires :- les globules rouges (GR) qu’on appelle aussi les érythrocytes ou les hématies- les globules blancs (GB) qu’on appelle également les leucocytes (de « leuco » qui veut dire blanc)- les plaquettes ou thrombocytes qui sont à part.

Parmi les GB, il y a plusieurs types de cellules, dont les polynucléaires (on peut voir ci-dessous que les noyaux sont polylobés) qui aussi appelés granulocytes (parce que leur cytoplasme est chargé de granules qui contiennent des substances qui vont conférer à chacune des cellules des fonctions particulières).

Parmi les PN, il y a les PN neutrophiles (les plus nombreuses), les PN éosinophiles et les PN basophiles.

Il existe deux autres types de leucocytes qui ne sont pas des polynucléaires : les lymphocytes et les monocytes.

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1. Leurs fonctions

- Les GR qui sont les cellules les plus nombreuses (plusieurs millions par mm3) sont anuclés. Ils possèdent des petits sacs contenant de l’hémoglobine. C’est une protéine qui fixe les atomes de fer par oxydation (on passe de Fe²+ à Fe3+) pour fixer l’O2. Sa fonction principale est de transporter l’O2 au niveau des tissus.

- Les plaquettes sont de toutes petites cellules (anucléées aussi) qui entrent dans le système de la coagulation et de l’hémostase. Elles vont par un système très complexe qui est le système de la coagulation, colmater les brèches des cellules endothéliales et des tissus endommagés.

- Les PNN sont des cellules qui sont engagées en premier lieu dans la bactéricidie (fait de tuer les microorganismes bactériens par phagocytose).Ce sont eux qui constituent le pus quand on a un abcès, par exemple. Ce sont les PN altérés par la fonction de phagocytose qui constituent le pus des abcès.

- Les PNE sont des cellules granulées. Elles vont entrer dans les réactions d’allergies.En effet, par dégranulation, elles vont libérer des cytokines et d’autres substances, qui vont créer l’inflammation. C’est pour cela que quand on a une réaction allergique (urticaire), ce sont les éosinophiles qui vont aller sur le site de l’allergie et libérer des substances, qui vont créer une vasodilatation. C’est l’afflux de cytokines qui va donner les signes, dits inflammatoires (rougeur, douleur, chaleur et gonflement).

- Les PNB ont à peu près la même fonction que les PNE. Ce sont des cellules qui sont relativement rares par rapport aux 2 autres types de PN.

- Il y a aussi les mastocytes qui rentrent en ligne de compte dans les réactions allergiques et inflammatoires, avec le même système de dégranulation et de libération de substances au niveau des sites sur lesquels il faut intervenir.

- Les monocytes vont devenir des macrophages lorsqu’ils vont passer de la circulation sanguine aux tissus. C’est aussi une particularité de l’hématopoïèse où l’on a des cellules qui se différencient jusqu’au bout du système, jusqu’à la fin de leur fonction. Ils interviennent également dans la phagocytose.

- Les lymphocytes sont le support du système immunitaire par les lymphocytes T qui sont impliqués dans l’immunité cellulaire et les lymphocytes B qui sont impliqués dans la production d’anticorps soit de manière appropriée (homéostasie), soit de manière inappropriée (pathologies).

Question/Réponse :Les monocytes circulent dans le sang et par un système très complexe de cytokines, vont être avertis d’une certaine manière, dans la circulation, d’un besoin d’aller sur un site infectieux, tumoral ou inflammatoire. Elles vont pouvoir passer à travers les cellules endothéliales dans les tissus et aller « nettoyer » le site soit des cellules tumorales, soit des bactéries ou des microbes. Alors que les macrophages sont des cellules tissulaires.

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2. Durée de vie

On a vu que les cellules sanguines sont des cellules très différenciées. Elles ont chacune des fonctions très particulières qui vont donc déterminer, ce qu’on appelle des lignées cellulaires.

Elles ont une durée de vie courte, d’où le fait qu’il est nécessaire d’avoir un compartiment qui en permanence fabrique ces cellules en fonction de la demande de l’organisme.

Une durée de vie courte, ça veut dire environ 120 jours pour un GR.Ça a une application particulière car lorsque l’on a une anémie et que l’on manque de fer, l’on ne va pas pouvoir fabriquer des GR et il faudra attendre environ 120 jours, pour pouvoir reconstituer son taux de GR. L’anémie est quelque chose d’extrêmement fréquent chez la femme enceinte, qui a besoin de constituants pour le fœtus qui est en train de se fabriquer. Donc, souvent les femmes enceintes ont une anémie par carence soit martiale, soit en folates.

Les plaquettes ont une demi-vie très courte, entre 7 et 10 jours.Lorsque vous avez une thrombopénie (baisse du taux de plaquettes), il faut attendre 7 à 10 jours pour que des nouvelles plaquettes soient fabriquées, dès lors que l’on a trouvé la cause de la thrombopénie.

Enfin, les GB ont une demi-vie de quelques heures.Sauf, bien entendu, les lymphocytes mémoires qui vont retenir l’information. Par exemple, lorsque l’on a fait une infection, l’organisme va l’enregistrer. De même, lorsque l’on se fait vacciner, les lymphocytes T mémoires vont enregistrer cette information et la garder en relais pour intervenir si l’on rencontre l’agent pathogène.

Une des particularités des cellules sanguines, est le fait qu’elles ne peuvent plus se diviser une fois entrées dans la voie de différenciation.En effet, on a vu qu’il y avait des cellules comme les plaquettes et les GR qui n’ont pas de noyau. Ainsi, elles perdent la capacité de division cellulaire dès lors qu’elles sont très différenciées.

En revanche, en amont, il y a énormément de cellules produites (environ 1012 à 1013 cellules sanguines par jour ; 2 millions de GR par seconde). C’est donc un système qui fonctionne en permanence et de manière extrêmement intensive.

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3. La numérotation globulaire (elle y passe rapidement)

Vous avez sûrement déjà pu voir un hémogramme, la façon dont c’est présenté et les différentes indications. Vous allez par habitude, connaître les taux normaux de GR. Vous verrez qu’ils sont exprimés en microlitres.

Des GR, on en a 5 millions/mm3. Un petit peu moins chez la femme en activité génitale.

Des GB (tous les GB), on en a entre 7 000 et 10 000 par mm3 (ce sont les chiffres chez l’adulte).

Des plaquettes, on en a entre 150 000 et 450 000 par mm3.

Ce sont des chiffres, en particulier pour les plaquettes, qui sont assez variables.En effet, selon un temps t donné (quand on fait une prise de sang, on a juste une photographie de ce qui traîne dans le sang), on peut avoir des variations de nombre en fonction de l’entrée ou non des plaquettes dans une activation plaquettaire, qu’on appelle l’hémostase, ou bien s’il y avait une infection par exemple, qui fait augmenter le nombre de GB.

4. La formule sanguine (ou leucocytaire)

Dans la formule leucocytaire, on a vu qu’il y avait différents sous-groupes.

Il ne faut jamais parler en pourcentage, on regarde plutôt le taux de GB qui est exprimé avec un chiffre en valeur absolue par microlitre, par mm3 ou en giga/litres. Ce sont des conventions à connaître.Après lorsque l’on analyse la formule sanguine, il ne faut pas se baser sur les pourcentages, mais bel et bien sur les chiffres en valeur absolue.On ne parle pas de lymphopénie, si le pourcentage est bas. Tout dépend du chiffre d’où l’on part au départ. Ça c’est très important.

Question/Réponse :Le pourcentage va permettre à l’automate de calculer le taux en valeur absolue mais, pour vous futurs médecins, il faut résonner avec les chiffres. Par exemple, vous pouvez avoir une lymphopénie relative, c’est- à-dire une lymphopénie qui n’existe pas. En effet, si vous avez une infection bactérienne, ça va entraîner une

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polynucléose (ou hyperleucocytose) à PNN, parce que la bactérie est présente, l’organisme a reçu le message et va fabriquer des PNN. Nécessairement, le nombre de GB va être augmenté et de ce fait, le pourcentage de lymphocytes va être diminué, il y aura une lymphopénie relative par rapport au nombre de PNN. On va donc bâtir un faux résonnement médical et diagnostic, si on se base sur les mauvais chiffres. De même, l’usage veut que pour analyser les pathologies de la lignée érythroïde, on se base essentiellement sur la fonction qu’a le GR, qui est de transporter l’oxygène par l’intermédiaire de l’hémoglobine et donc, on se base pour parler d’anémie sur le taux d’hémoglobine et non pas sur le nombre de GR qui a finalement peu d’importance. On peut produire par nécessité beaucoup de GR, pour maintenir un taux d’hémoglobine normal. C’est une des conditions d’adaptation dans les mécanismes d’anémie.

III. Siège de l’hématopoïèse Chez l’Homme adulte, il se trouve au niveau de la moelle osseuse.

Alors que chez le fœtus, le premier organe qui fabrique les cellules sanguines, c’est ce qu’on appelle le sac vitellin. Il fabrique des cellules archaïques (les ancêtres de tout le système extrêmement complexe de l’hématopoïèse) qu’on appelle l’hémangioblaste.Il s’agit d’une cellule qui va donner à la fois les cellules sanguines et les cellules endothéliales et qui va fabriquer l’hémoglobine fœtale. Cette hémoglobine est donc fabriquée par le fœtus qui n’est pas soumis à l’oxygène, hormis par le sang maternel et a donc besoin d’avoir une plus grande affinité pour l’oxygène.En effet, on fabrique de l’hémoglobine fœtale pendant la vie intra-utérine et l’hémoglobine A (adulte) quand on est soumis à la pression atmosphérique et qu’on respire avec les poumons.

Les 2 premiers mois de gestation, c’est donc le sac vitellin qui va fabriquer les cellules sanguines et essentiellement des cellules qui vont aider au transport de l’oxygène.

Ensuite, le relais est pris par le foie pendant les mois suivants et la rate jusqu’à ce que la moelle osseuse prenne le relais à partir du 4ème ou 5ème mois.

A la naissance, c’est exclusivement la moelle osseuse qui fabrique les cellules sanguines.Ça aura une implication directe sur l’hématopoïèse normale, qui se fait dans les os et en particulier dans le sternum, dans les os du bassin et du rachis. C’est à ces endroits-là que les hématologues vont ponctionner la moelle osseuse pour en étudier le fonctionnement et, déceler les pathologies qui peuvent impacter sur la fabrication des cellules sanguines.

Question : Comment fait-on pour ponctionner la moelle osseuse ?Réponse : Par le myélogramme. C’est la ponction de la moelle osseuse en vue d’une analyse des cellules médullaires sur frottis sanguin.On prélève donc avec un trocart un petit peu de suc médullaire, où les cellules vont être en suspension dans le liquide et seront analysées.On va voir que le compartiment médullaire ne comporte que des cellules médullaires et que dans le sang, ne passent que des cellules matures et bien différenciées.On peut faire cette ponction soit dans le sternum, qui est un os qui est immédiatement sous la peau et qui peut donc se faire très facilement au lit du patient avec une petite analgésie, au kalinox, avec un patch EMLA qui est collé au site de ponction.C’est un examen qui est extrêmement facile à faire et très rapide.On pique et on passe la table osseuse externe du sternum, on bute contre la table osseuse interne et dans cet intervalle-là, il y a des petites logettes osseuses, où l’on va pouvoir ponctionner, aspirer un peu de moelle osseuse et ainsi, nous permettre de faire des analyses et confirmer par exemple, une suspicion de leucémie aigüe, faire des analyses chromosomiques, de cytogénétique sur des cellules leucémiques ou de biologie moléculaire.

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Question : Ce n’est pas dur à passer la table externe ?Réponse : Si, parfois ça peut être dur, parce qu’il y a des pathologies hématologiques comme la myélofibrose (fibrose médullaire) qui peut rendre un os très dur et il peut être difficile ensuite de ponctionner. A l’inverse, on peut dans certaines pathologies comme le myélome, qui fragilise l’os et le rend très friable, au contraire, rentrer plus profondément alors que juste en dessous, il y a l’aorte et la veine cave. Dans ce cas-là, il ne faut pas enlever le trocart.

On a la réponse du myélogramme dans l’heure ou dans les 2 heures qui suivent, car c’est analysé tout de suite en laboratoire et on a le diagnostic de suite.

On peut le faire également au niveau de la crête iliaque dans les os du bassin, qui sont aussi riches en cellules médullaires, précurseurs des cellules sanguines.Parfois, certains médecins préfèrent faire tous leurs examens au niveau de la crête iliaque, que ce soient les biopsies (analyses histologiques) ou les myélogrammes (analyses cytologiques).

La biopsie ostéo-médullaire (BOM) va permettre d’étudier l’architecture osseuse et la façon dont les cellules s’organisent, en particulier dans les lymphomes (infiltration tumorale de la moelle osseuse), où il est intéressant de savoir comment s’organise cette infiltration et si c’est un lymphome folliculaire, où l’on a une plage de cellules lymphomateuses qui vont venir habiter toute la moelle osseuse et où l’on ne retrouve plus les cellules sanguines normales.

Chez la souris, la rate garde une fonction d’hématopoïèse.

Dans certaines circonstances pathologiques, il peut y avoir un retour aux sites d'hématopoïèse fœtale, c'est ce qu'on appelle l'hématopoïèse extra médullaire.L'hématopoïèse adulte est localisée essentiellement au niveau des os plats et des extrémités des os long. Le crâne à lui seul assure 20% de l'hématopoïèse, le thorax à peu près 30%, le rachis et la ceinture pelvienne, presque 40%, le fémur 10%.Masse des cellules de MO : 4 à 5% du poids corporel (presque 2 fois la taille du foie)

Remarque : lors de pathologies cancéreuses et leucémiques, une reprise d’activité hématopoïétique du foie et de la rate peut être observée : vicariance ou métaplasie myéloïde.

Le tissu médullaire hématopoïétique se trouve entre les lamelles d'os spongieux, c'est ce que l'on appelle la moelle rouge. C'est un tissu d’origine conjonctive très spécialisé, séparé de l’os par l’endoste, très richement vascularisé, dont les cellules matures s’échappent par un mécanisme actif par des sinus veineux.

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Les cellules hématopoïétiques sont disposées dans une trame de tissus de soutien conjonctif (collagène, protéoglycannes, fibronectine, laminine...) qui a un rôle important. Dans ce tissu de soutien (microenvironnement médullaire ou stroma) il y a des fibroblastes, des cellules endothéliales des macrophages, des cellules graisseuses et des ostéoblastes.

Il influence la survie, la multiplication, la différenciation des cellules hématopoïétiques en sécrétant des matrices permettant l’adhésion et des facteurs de croissance.

IV. Compartiments de l’hématopoïèse La particularité du tissu sanguin, c’est qu’une seule cellule souche dite totipotente, va pouvoir fabriquer l’ensemble des cellules sanguines.C’est quand même assez particulier en hématologie et cela aura des conséquences thérapeutiques.En effet, c’est par une communication permanente avec l’ensemble de l’organisme que ces cellules souches totipotentes vont pouvoir s’engager dans une différenciation (une lignée cellulaire), en fonction de la demande.Si un patient fait une très forte hémorragie, la moelle va tout de suite avoir en relais, par certains facteurs (interleukines, cytokines), le message de fabriquer en priorité des GR.C’est un système constant, permanent et régulé, où les cellules sanguines sont fabriquées en fonction de la demande et du besoin.

En effet, la cellule souche va proliférer, se diviser et se différencier pour former ce qu’on appelle les précurseurs hématopoïétiques. Ces précurseurs vont aboutir à la formation des cellules, qui une fois dans le sang, sont matures et fonctionnelles.C’est un système complexe et extrêmement élaboré.

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Les terminologies sont à connaître :- La cellule souche totipotente qui va avoir la capacité de fabriquer l’ensemble des cellules sanguines- Les progéniteurs sont des cellules souches qui vont s’engager dans les lignées cellulaires que l’on a décrites. On va voir que ces cellules n’ont pas de différences cytologiques. En effet, bien qu’elles soient déjà engagées dans la fabrication des leucocytes et des GR, on n’a pas de moyen pour les distinguer sur le plan de la cytologie.- Une fois que les progéniteurs se sont engagés, ils vont aboutir à des précurseurs, qui sont des cellules que l’on voit bien quand on étudie un myélogramme.- Ils vont ensuite aboutir aux cellules matures et fonctionnelles sanguines.

Question : Est-ce que les progéniteurs sont totipotents ?Réponse : Il n’y a que la cellule souche qui est totipotente. En effet, on le voit sur le schéma ci-dessous avec les différents compartiments de l’hématopoïèse, que la cellule souche totipotente (1 seule cellule) va aboutir à la fabrication de toutes les cellules que l’on a listé tout à l’heure.Une seule cellule souche totipotente va donner les progéniteurs qui sont déjà engagés dans une lignée cellulaire, mais qui ne sont pas distinguables les uns des autres par une analyse cytologique. On pourra les distinguer en les mettant en culture avec des facteurs de croissance particuliers.Par exemple, si on met en culture des BFU-E (ressemblant à tous les autres progéniteurs) et qu’on les met en présence d’érythropoïétine (principal stimulant de cette lignée), on va aboutir à des hématies.Par contre, si on met de l’érythropoïétine avec des CFU-Eo, rien ne poussera.

On parle de précurseurs, dès lors que l’on peut distinguer sur le plan cytologique, leur voie de différenciation.Dans le myélogramme, ces précurseurs vont permettre de dire si c’est une leucémie aigüe à pro-monocytes par exemple ou bien si c’est une anémie réfractaire.Ces cellules sont exclusivement dans la moelle osseuse et ne passent dans la circulation sanguine, que les cellules matures et différenciées.

Question/Réponse : Les mastocytes proviennent exactement de la même voie que les autres cellules. On ne les a pas représenté sur le schéma (ci-dessous) parce que ce sont des cellules extrêmement rares.

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Question : Est-ce qu’on retrouve des cellules matures dans un myélogramme ?Réponse : Non, en fait dans la moelle osseuse, on retrouve : la cellule souche totipotente (on ne peut pas la repérer et elle est rare), les progéniteurs (rares et non distinguables morphologiquement les uns des autres) et les précurseurs. On ne retrouve pas de cellules sanguines dans la moelle osseuse mais, on peut retrouver parfois, des cellules médullaires dans le sang et dans ces cas-là, c’est soit réactionnel à une situation ou soit pathologique. Normalement, ces compartiments sont bien hermétiques.

V. Les cellules souches totipotentes

1. Caractéristiques

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Il n’y a aucun moyen de les distinguer d’autres cellules sur le plan cytologique.

La cellule souche totipotente se localise exclusivement dans la moelle osseuse.

Pourquoi plus ou moins dans le sang, parce que parfois, il peut y avoir un passage de la cellule souche dans le sang et en particulier, quand on veut réaliser des autogreffes. Cela se fait à partir des cellules humaines du patient. On traite un patient pour un myélome ou un lymphome, il est alors en rémission et on va recueillir des cellules souches pour organiser une greffe de moelle osseuse.

Ces cellules, on peut les différencier non pas sur le plan cytologique mais, par un anticorps monoclonal qui va venir se fixer sur un facteur de différenciation exprimé sur la membrane cellulaire, qu’on appelle le CD34.Donc, on peut déterminer par cytométrie en flux, s’il y a présence de cellules souches totipotentes circulantes dans le sang. On va ensuite les recueillir par le moyen de la cytaphérèse, pour constituer le greffon en vue d’une greffe de moelle.C’est exactement la même procédure pour une allogreffe mais, on effectue un prélèvement sur un donneur sain pour un patient.

Ces cellules souches sont peu nombreuses et sont même rares : elles représentent 0,01 à 0,05 % des cellules médullaires.

Elles sont non identifiables morphologiquement et expriment le marqueur de surface CD34.

En général, elles sont à l’état de repos (en G0) et ne sont pas engagées dans une division cellulaire.Mais bien sûr, elles répondent aux stimulations, s’il faut qu’elles s’engagent dans la fabrication des cellules sanguines.

Question : Est-ce que ce sont les seules cellules qui expriment CD34 ?Réponse : Normalement, ce sont les seules dans l’hématopoïèse normale. Mais dans certaines leucémies, il y a des cellules très mal différenciées qui peuvent continuer d’exprimer CD34 de façon anormale. Cela nous permet de déterminer le diagnostic et de fabriquer des médicaments à base d’anticorps monoclonaux, qui viennent se fixer sur ces marqueurs de surface pour pouvoir tuer les cellules.

Question : Qu’est-ce que c’est la leucémie aigüe ?Réponse : C’est une maladie du sang qui provient de la moelle osseuse par prolifération. En fait, il y a ce qu’on appelle un hiatus. En effet, à un moment donné, il y a un blocage au niveau de la différenciation cellulaire et il peut y avoir des cellules qui vont proliférer (souvent des précurseurs) et étouffer la production des autres cellules sanguines. C’est une prolifération de cellules tumorales. Les patients se présentent avec une anémie, une thrombopénie, avec beaucoup de PNN et des blastes (cellules très indifférenciées) dans le sang. Une leucémie chronique va aussi être proliférative mais, de manière assez constante et on ne va pas retrouver les signes cités précédemment. Le terme de leucémie veut simplement dire qu’il y a présence anormale de blancs dans le sang. Le terme de leucémie ne présage pas du caractère aigu ou chronique.

A retenir :La cellule souche totipotente va avoir 2 propriétés essentielles :- auto-renouvellement (pour maintenir un pool de cellules)- différenciation (pour pouvoir donner l’ensemble des cellules sanguines)

Ce sont des cellules extrêmement élaborées.

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2. Colony Forming Unit-Spleen (CFU-S)

On peut se demander comment on sait que la cellule souche totipotente donne l’ensemble des cellules sanguines, puisqu’on a dit qu’elles sont rares, ne passent pas dans le sang et ne sont pas distinguables sur le plan cytologique.

En fait, cela a été démontré sur la souris par 2 chercheurs dans les années 1960.Ils ont délivré à une souris une dose létale qui a détruit son tissu hématopoïétique et a donc induit uneaplasie médullaire.Normalement, cette souris aurait dû mourir mais, ils ont fait une greffe de cellules de la moelle osseuse. Ils se sont aperçus que non seulement la souris ne mourrait pas mais, qu’en plus, elle reconstituait l’ensemble des cellules sanguines. A partir d’un certain temps, la souris avait un hémogramme normal.

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Till et Mc Culloch ont démontré que dans la rate (même fonction que la moelle osseuse chez la souris), des amas cellulaires, qu’on appelle des colonies, se constituaient au bout de 8 à 10 jours.Ils vont appeler ces cellules des CFU-S (Colony Forming Unit- Spleen) qui sont en fait des progéniteurs.

Pour faire la greffe, on injectait des cellules au niveau sanguin et celles-ci par les systèmes de signalisation intercellulaire, vont elles-mêmes regagner les logettes médullaires et vont très rapidement (8 à 10 jours) fabriquer les progéniteurs, les précurseurs et les cellules matures.

Toutes les cellules d'une colonie proviennent bien d'une même cellule souche multipotente : ceci est prouvé en répétant la même expérience mais après avoir induit dans les cellules greffées des anomalies chromosomiques variées. Chaque cellule d'une même colonie possède une anomalie chromosomique identique à celle observée dans toutes les autres cellules de la colonie. La même anomalie est retrouvée dans les cellules différenciées (érythroïdes, granuleuses, lymphocytaires B ou mégacaryocytaires).

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VI. Les progéniteurs

Ce sont des cellules qui sont déjà engagées. En effet, la cellule souche est à l’état normal à G0 et après avoir reçu un signal, s’engage.

Par exemple, si l’on a une anémie, le signal va être l’hypooxygénation des tissus. Le rein va recevoir cette information et va produire de l’érythropoïétine qui va agir directement sur la cellule souche totipotente et engager préférentiellement les cellules dans la lignée érythroïde. Très rapidement, les GR vont être fabriqués pour compenser la perte de GR (soit par un saignement ou soit par carence en vitamines ou en fer).

Il faut savoir que plus les progéniteurs vont s’engager dans des lignées cellulaires, plus ils vont perdre leur capacité d’auto-renouvellement (moins ils vont se diviser).

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Sur le schéma ci-dessus, on peut voir les différents progéniteurs avec les facteurs de croissance qu’on utilise en pratique.

En effet, tout cela a des conséquences thérapeutiques.

Par exemple, on a mis au point des facteurs de croissance granulocytaire qui permettent, chez un patient en chimiothérapie lourdement aplasiante où le risque d’infection est accrue, d’engager les progéniteurs dans la lignée granulocytaire.

On peut mettre en évidence ces progéniteurs en mettant des facteurs de croissance dans des boîtes de pétris et au bout de quelques jours, ils vont donner des cellules de différentes lignées suivant le facteur de croissance.

La première différenciation d'une cellule souche multipotente après sa mise en cycle se fait vers la lignée lymphoïde ou vers la lignée myéloïde. La cellule souche lymphoïde possède la potentialité de différenciation vers les deux types de lymphocytes (T et B). La cellule souche myéloïde est appelée CFU-GEMM. Chaque nom de progéniteur est défini par l'association du préfixe CFU ("Colony Forming Unit") suivi de(s) lettre(s) qui caractérisent les lignées dont elle garde le potentiel de différenciation (GEMM = Granuleuse, Erythrocytaire, Macrophage et Mégacaryocytaire). Cette cellule va poursuivre son programme de différenciation et donner naissance à des progéniteurs encore plus engagés.

Les progéniteurs perdent progressivement leur capacité d'autorenouvellement au fur et à mesure de leur avancement dans la différenciation. Ils acquièrent les marqueurs immunologiques spécifiques de lignée :

CFU-GEMMk : CD34, CD33, CD38, HLA-DR CFU-GM : CD34, CD33, CD38, HLA-DR, CD13 CFU-E : CD36

VII. Les précurseurs Les précurseurs hématopoïétiques sont les premières cellules morphologiquement identifiables de chaque lignée. Ce ne sont plus des cellules souches car elles ont perdu toute capacité d'autorenouvellement. Le compartiment des précurseurs a pour but la multiplication et la maturation cellulaire.Les précurseurs sont engagés dans la différenciation vers une lignée cellulaire. Selon les lignées, il y a 3 à 5 mitoses entre chaque stade précurseur, de sorte qu’un précurseur immature conduit de 8 à 32 cellules matures en fonction des besoins.

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La maturation :

Divers stades cytologiques sont observés dans chaque lignée pour aboutir aux cellules terminales fonctionnelles. Les modifications morphologiques communes et générales liées à la maturation sont :- la diminution de la taille cellulaire, sauf pour le mégacaryocyte : son noyau peut présenter jusqu’à 64n chromosomes au lieu de 2n chromosomes.- la diminution du rapport nucléo-cytoplasmique,- la disparition des nucléoles,- la condensation de la chromatine.

La maturation de chaque lignée induit également des modifications spécifiques :- du noyau (par exemple : polylobulation dans la lignée granuleuse, expulsion pour les GR),- du cytoplasme (par exemple : granulations spécifiques de la lignée granuleuse),- de la membrane (apparition de protéines membranaires spécifiques reconnaissables par anticorps monoclonaux). Exception : les GR des oiseaux gardent leur noyau.Une lignée cellulaire particulière, le mégacaryocyte, sans division cellulaire. Les plaquettes vont être fabriquées par fragmentation du cytoplasme des mégacaryocytes.Acquisition des marqueurs membranaires spécifiques de lignées (en rouge à connaître) :

Lignée érythroblastique : CD71, CD35, CD44, CD55, CD147, glycophorines Lignée granulocytaire : CD33, CD16, CD13, CD35Lignée moncytaire : CD35, CD13, CD33, CD14, CD11 Lignée mégacaryocytaire : CD61, CD51, CD41, CD42 Lignée lymphocytaire T : CD2, CD3, CD4, CD8, TCR Lignée lymphocytaire B : CD19, CD20, CD10, Chaîne m Lignée NK : CD16, CD56

Le marqueur CD20 est important car l’un des traitements de l’hémopathie maligne lymphoïde B est un anticorps anti-CD20 (rituximab).

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1. Les précurseurs érythroblastiques

Le proérythroblaste possède un noyau de grande taille, un cytoplasme très basophile.Avec la maturation la basophilie va diminuer, va devenir acidophile. Le noyau va être expulsé pour donner l'érythrocyte.

Les cellules souches vont donner des BFU puis des CFU, puis des proérythroblastes. Suivie de l'érythroblaste basophile, l'érythroblaste polychromatophile, l'érythroblaste acidophile et enfin le réticulocyte. Cette érythropoïèse va prendre 2 semaines pour passer de la cellule souche au CFU, une semaine pour la différenciation entre le proérythroblaste et le réticulocyte qui peut encore produire de l’hémoglobine.Donc, quand on va donner un traitement martial, on ne va pas avoir de réponse immédiate puisque le temps de synthèse sera de l'ordre de 3 semaines. Par contre si à l'étape de multiplication on a un problème, comme une carence en vitamine B12 ou en acide folique, à ce moment-là, la crise réticulocytaire va se voir en 6 à 7 jours.

La leucopoïèse semble compliquée, car elle va donner lieu à deux lignées. La lymphopoièse d'un côté et la granulopoièse de l'autre. La lymphopoïèse va elle-même donner des lymphocytes T ou B. La granulopoièse, elle va donner les PNN, PNB, PNE.Ils vont avoir des fonctions différentes. Le PNN est un microphage, le PNE intervient dans les réactions allergiques, le PNB intervient dans le choc anaphylactique.

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2. Les précurseurs myéloïdes et lymphoïdes

Le myéloblaste a un rapport nucléo-cytoplasmique encore élevé, il y a un gros nucléole et la chromatine est relativement fine.

Le promyélocyte : très forte granulation qui couvre un peu le noyau.

Le myélocyte : le rapport nucléo cytoplasmique encore important. La chromatine se densifie. La basophilie du cytoplasme a déjà disparu. Le myélocyte neutrophile est caractérisé par des granulations marron beige.

Le métamyélocyte avec le noyau en fer à cheval.

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3. Les précurseurs plaquettaires (mégacaryocytaires)

La mégacaryopoièse fait que la cellule grossit jusqu’à atteindre une centaine de microns.Mégacaryoblaste 30microns => mégacaryocyte granuleux => mégacaryocyte thrombocytaire 100microns

Une fois le mégacaryocyte mature, il va libérer ses plaquettes dans la circulation sanguine et ces plaquettes vont avoir une vie d'à peu près une semaine (les GR 4 mois, 120 jours). C’est pour ça que pour opérer un patient il faut le sevrer pendant au moins 1 semaine d’aspirine (anti-agrégeant plaquettaire) pour éviter tout risque hémorragique car les plaquettes en contact avec l’aspirine sont non fonctionnelles.

VI. Régulation de l’hématopoïèseUne homéostasie est nécessaire, pour équilibrer fabrication et perte. Dans cette homéostasie jouent les cellules du stroma médullaire.

La régulation se fait via les cytokines, les contacts intercellulaires, mais aussi par des vitamines et par des oligoéléments.

Trois éléments jouent également un rôle important pour obtenir une hématopoïèse correcte et régulée :

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1 - Le microenvironnement médullaire :

Le microenvironnement médullaire participe à l'organisation générale de la moelle. Il donne aux cellules souches les conditions anatomiques et intercellulaires satisfaisantes pour assurer l'hématopoïèse. Il permet des contacts intercellulaires et la sécrétion de facteurs de croissance.

2 - Des vitamines et oligoéléments sont indispensables à l'hématopoïèse :

- Certains agissent sur l'ensemble des lignées cellulaires. C'est le cas de la vitamine B12 et de l'acide folique (B9) qui sont nécessaires à la synthèse de l'ADN et donc à la division cellulaire. Leur déficit entraînera des anomalies (stagnation dans les différents compartiments de maturation et une augmentation du volume cellulaire) de formation dans toutes les lignées.

- D'autres sont nécessaires à la fabrication de protéines spécifiques de lignées. C'est le cas du fer, indispensable à l'érythropoïèse pour la synthèse de l'hémoglobine. Dans le cas de la carence en fer, la cellule n’arrive pas à avoir une concentration en hémoglobine nécessaire à bloquer les divisions cellulaires donc on aura des divisions supplémentaires avec des cellules plus petites : c’est la microcytose..

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3 - Les facteurs de croissance hématopoïétiques : Cytokines et CSF (Colony Stimulating Factor)

On distingue schématiquement 3 types de facteurs de croissance selon leurs lieux d'action au cours de l'hématopoïèse :

o Les facteurs de promotion : augmentent la survie et le nombre de cellules souches rentrant en cycle cellulaire : IL1, IL6, IL11, Stem Cell Factor, Flt3L

o Les facteurs multipotents (peu utilisés en thérapeutique) : favorisent la différenciation et la multiplication des cellules souches et progéniteurs les plus immatures : IL3, IL7, GM-CSF

o Les facteurs restreints : favorisent la différenciation des progéniteurs les plus engagés, la multiplication et la maturation des précurseurs : G-CSF, M-CSF, Erythropoïétine, Thrombopoïétine, IL5, …

Les érythropoïétines ou ASE (agents stimulants l'érythropoïèse) sont utilisés dans le traitement de nombreuses anémies comme les anémies liées à l'insuffisance rénale, ou les anémies des syndromes myélodysplasiques.

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IX. Exploration de la moelle osseuse • Mise en culture des cellules souches et progéniteurs

• Examen microscopique : obligatoire dans le diagnostic et la surveillance thérapeutique des hémopathies malignes

• Ponction, aspiration médullaire sur os sternum, crêtes iliaques, permettant la confection d’un frottis coloré au MGG, pour effectuer un Myélogramme : détermination du% des précurseurs médullaire.

La ponction se fait en plantant une aiguille au niveau du premier espace inter costal, sur le sternum, puis on va aspirer, ce qui permet d'avoir un frottis. Cette technique peut être suivie d’un caryotype afin de détecter des anomalies de l’ADN qui sont typiques d’un certain nombre de maladies (chromosome de Philadelphie ou translocation 9-22 associée à la leucémie myéloïde chronique)

• biopsie ostéomédullaire, qui permet de recueillir une carotte : coupe histologique permet d’évaluer la richesse cellulaire et l’architecture médullaire. Elle doit être suffisamment longue (2cm) et large pour être exploitable.

• analyse indirecte : c’est l’analyse du nombre des réticulocytes dans le sang qui est représentatif de l’activité de production de la moelle.

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X. Pathologies de l’hématopoïèse (Non traité 2015-2016) Il existe des pathologies réactionnelles, secondaires et périphériques.

Hémopathies = Tumorales / Primitives (c.à.d. qu’il n'y a pas d'étiologie) / Centrales (= au niveau de la moelle)

⇨ Ce sont des pathologies acquises de l’ADN d’une cellule souche hématopoïétique ou d’un progéniteur, à l’origine du déterminisme ou de la progression d’un processus tumoral.

Leucémies = dysfonctionnement de l'hématopoïèse.

o Exploration des hémopathies :

Il faut qu'elles soient classées en fonction de la physiopathologie/lignée :On essaie de regrouper les hémopathies dans des groupes homogènes, ce qui permet un traitement adapté.

• Il peut y avoir des proliférations sans blocage de maturation (myélémie sans hiatus* (cf question élève suivant) : Les syndromes myéloprolifératifs chroniques (SMP)

•Ou bien des proliférations avec blocage de maturation (avec hiatus*) : Les leucémies aigües myéloïdes (LAM) et les leucémies aigües lymphoïdes (LAL)

•Quand il y a un blocage de la maturation, il y a des cellules matures apparues avant le processus tumoral et des cellules très jeunes : Les myélémie avec hyatus.

•Accumulation par altération de l’apoptose (altération du gène bcl-2 anti-apoptotique) : Le syndrome lymphoprolifératifs chroniques (SLP)

•Anomalie qualitative : Les syndromes myélodysplasiques (SMD)

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• Anomalie de prolifération: hyperplasie avec conservation de la maturation : Les syndromes myéloprolifératifs chroniques ou SMP : riche avec hyperplasie des différentes lignées, avec conservation de la maturation.

*Question élève : C’est quoi un hyatus ? C’est un trou, un espace vide.Une myélémie sans hiatus est la présence de tous les précurseurs/intermédiaires entre le stade myéloblaste et le stade myélocyte dans le sang.Une myélémie avec hiatus est l’absence/un saut d’un ou plusieurs intermédiaires entre le stade myéloblaste et le stade myélocyte dans le sang.

o CLASSIFICATION :

Selon la lignée myéloïde exprimant le processus tumoral :•GR : Polyglobulie primitive de Vaquez (PV)•Granuleux : Leucémie Myéloïde Chronique (LMC) ou la Splénomégalie Myéloïde (MFI, MM)• Plaquettes : Thrombocytémie Essentielle (TE)

Comment différencier une maladie de Vaquez et une thrombocytémie essentielle?Dans la maladie de Vaquez il y a très souvent une mutation V617F d'une tyrosine kinase JAKII (janus kinase). Elle se retrouve dans 95% des maladies de Vaquez et 30 à 40% des TE et des splénomégalies myéloides. Cette mutation inhibe le besoin d’érythropoïétine des lignées érythroïdes pour se développer.

Par contre, dans la LMC il y a une mutation 22/9 ou chromosome de Philadelphie. Avant on rapprochait la LMC de la splénomégalie, mais en fait il s'agit de 2 maladies complètement différentes. Dans l'une il y a une translocation des chromosomes 22/9, qui n'existe pas dans l'autre.

Une myélémie c'est l'apparition de cellules médullaires non matures dans le sang.

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Hyperplasie des différentes lignées :•Polyglobulie•Thombocytose•Polynucléose +•Myélémie•Hyperéosinophilie• Hyperbasophilie

Exemple LMC : hypothèse sur hémogramme/myélogrammeLe LMC est caractérisée par la présence d’une translocation (9;22) au caryotype.

Sang de LMC

- Polynucléose neutrophile >100G/L dans 50% des cas- Eosinophilie- Basophilie- Myélémie avec des cellules à des stades de maturation différente.

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- Hyperplasie granulocytaire pour tous les stades de différenciation (disparition de l’espace occupé normalement par les adipocytes)

- Excès de basophiles et d’éosinophiles- Mégacaryocytes sont nombreux et souvent hypolobés- Disparition des adipocytes

• Il peut y avoir des hémopathies myéloïdes avec des anomalies de prolifération :- Hyperplasie avec bloquage de la maturation=> Leucémies aigüe myéloïdes ou LAM

Schéma Hématopoïèse et différenciation lymphoïde

En ce qui concerne les hémopathies lymphoïdes B ou T :

- Anomalie de prolifération : hyperplasie avec bloquage de la maturation. Les cellules sont donc immatures.

Leucémie aigüe lymphoïde ou LAL

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Classification selon l’immunophénotypage- Anomalie d’apoptose : accumulation de cellules « différenciées »

Syndrome lymphoprolifératif chronique ou SLP

Classification : morphologique + immunophénotypique + moléculaire/K LLC /Waldenstrom

La leucémie lymphoïde chronique (LLC) se définit comme l'accumulation de lymphocytes immunologiquement incompétents. Ne se voit que chez les sujets âgés.

Question : La myélémie concerne t'elle toute les cellules ou seulement les PN? Elle concerne TOUTES les cellules médullaires.

Questions du prof :• Quand peut-on voir une myélémie?Leucémie myéloïde chronique / Infection (petites myélémies dans les phases aigues de l'infection) / splénomégalie myéloide ou myélofibreuse primitive.

• Une cellule souche est-elle reconnaissable morphologiquement? Non, seulement à partir du précurseur.

• Où se fait essentiellement l'hématopoïèse?Os plats / courts / extrémités os long, dans la moelle osseuse rouge hématogène.

• Quelle est la caractéristique du mégacaryocyte? Polyploïdie interne