Physiologie de l'hémostase primaire

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1 Hémostase UE VII : Hématologie Cours n 2 Aucune annexe Semaine : n 9 (du 31/10/16 au 04/11/16) Heure : de 8h à 9h Professeur : Pr. Dupont Date : 02/11/2016 Binôme : n 22 Correcteur : n 11 Remarques du professeur Diapos disponibles sur Moodle I) Introduction II) PLAN DU COURS Physiologie de l'hémostase primaire A) Les principaux acteurs B) Physiologie de l'hémostase primaire 1) Vasoconstriction 2) Adhésion des plaquettes au sous-endothélium III) Cours n 2 3) Activation plaquettaire 4) Agrégation plaquettaire 5) Hémostase primaire La coagulation A) Généralités 1) Objectif de la coagulation 2) Comment est effectuée la coagulation? 3) Les concepts de la coagulation 4) Les surfaces cellulaires 5) Les facteurs de coagulation COFACTEURS : FV, FVIII (ET( KHPM) LES COFACTEURS LES ZYMOGENES B) Cascade de la coagulation 1) Phase d'initiation par les cellules exprimant le facteur tissulaire 1/8

2 1) Vasoconstriction (cours n 1) 2) Adhésion des plaquettes au sous-endothélium (cours n 1) 3) Activation plaquettaire (suite) Rappels : la physiologie de l'hémostase se déroule en 3 temps : l'hémostase primaire, la coagulation (formation de fibrine) et la fibrinolyse. Les acteurs majeurs de l'hémostase primaire sont les plaquettes, l'endothélium et le sous-endothélium (SE). Ce SE va être mis en contact avec les plaquettes lors de l'hémostase. Quand les plaquettes adhèrent au SE, elles s'activent. La protéine facteur Willebrand permet de coller les plaquettes au SE, ce qui conduit à leur activation. Cette activation des plaquettes entraîne plusieurs processus : La modification morphologique Une cellule au repos possède une forme sphérique. Quand elle s'active, elle s'étale et émet des pseudopodes et la plaquette prend toute sa place sur le SE. Il y a des granules intra-cytoplasmiques dont le contenu sera libéré vers l'extérieur de la plaquette (on retrouve de l'adn, de la sérotonine). A la surface des plaquettes, il y a des récepteurs pour ces molécules. Ces molécules vont ensuite activer d'autres plaquettes : amplification. La libération de calcium Cette libération de calcium conduit à l'activation de la phospholipase A2. Elle va transformer les phospholipides présents dans la membrane des plaquettes en acide arachidonique. L'acide arachidonique va être transformé, par la cyto-oxygénase, qui est spécifique aux plaquettes, en endoperoxydes. Ces endoperoxydes, en présence de thromboxane synthétase, conduisent à la formation du thromboxane A2. Des récepteurs du thromboxane A2 sont présents à la surface des plaquettes ; le TA2 libéré par une plaquette va pouvoir aller activer d'autres plaquettes : il a un effet pro-agrégeant. Il y a également des récepteurs du thromboxane A2 à la surface des cellules endothéliales. Dans ce cas, il provoque une vasoconstriction du vaisseau. Quand brèche vasculaire : vasoconstriction réflexe. Puis, cette constriction va être prolongée sous l'effet du thromboxane A2. Dans cette cascade enzymatique, le rôle du cyclo-oxygénase est important. Exemple : l'aspirine est un anti-agrégeant plaquettaire qui inhibe la Cox dans les plaquettes. Ainsi, elle bloque la formation du thromboxane A2 et empêche donc la vasoconstriction. 2/8

3 En parallèle, quand les cellules endothéliales sont saines : pas de raison de formation de thrombus. Donc les cellules endothéliales vont transformer des phospholipides membranaires en prostacycline PGI2, qui a une activité vaso-dilatatrice et anti-agrégeante. Lorsque les plaquettes s activent, le récepteur GP IIb-IIIa (récepteur pour la fibrinogène) change de conformation. C'est une sorte de pince qui passe en position ouverte lorsque les plaquettes s'activent afin de fixer le fibrinogène. Quand GPIIb-IIIa est en position ouverte, le fibrinogène se fixe. Cela permet les liaisons plaquettes-plaquettes. Le flip-flop plaquettaire Quand les plaquettes sont au repos, dans la bicouche phospholipidique de leur membrane, on retrouve dans leur phase interne des PL pro-coagulants. Quand les plaquettes sont activées, les PL pro-coagulants passent sur la phase externe. Parmi ces PL pro-coagulants : la phosphatidylsérine joue un rôle important. Ainsi, ces PL permettent de localiser l'endroit de la coagulation. 4) Agrégation plaquettaire L'agrégation des plaquettes est la dernière étape. Cela peut se faire car le GP IIb-IIIa passe en conformation activée, ouverte. Ainsi, l'adhésion des plaquettes passe à l'état activée. Le fibrinogène se fixe sur les récepteurs GP IIb-IIIa et vient faire des ponts entre les plaquettes. En même temps, les plaquettes s'activent et libèrent leur contenu intra-plaquettaire (ADP, sérotonine, adrénaline) qui vont recruter de nouvelles plaquettes. La thrombine est formée au cours du processus de coagulation. En activant la coagulation, on active aussi de nouvelles plaquettes en les recrutant. Le GP IIb-IIIa activé peut fixer du fibrinogène et du facteur Willebrand. Cette étape d'agrégation plaquettaire nécessite du calcium. 5) Hémostase primaire L'adhésion des plaquettes au sous-endothélium se fait via le collagène (par le récepteur GPIa-IIa) et le facteur Willebrand (présent dans le SE par le récepteur GP Ib). Puis activation et sécrétion d'adp et de thromboxane A2. Il y a recrutement de nouvelles plaquettes, expression de PL pro-coagulants à la surfaces des plaquettes puis agrégation plaquettaire. 3/8

4 II) La coagulation Il est important de connaître ce processus qui permet de former de la fibrine, un polymère insoluble qui vient enserrer les plaquettes et consolider l'agrégat plaquettaire. A) Généralités 1) Objectif de la coagulation La coagulation est déclenchée suite à une lésion vasculaire. L'objectif de la coagulation est de former un caillot de fibrine = fibrinoformation afin de consolider l'agrégat plaquettaire. 2) Comment est effectuée la coagulation? La fibrine est formée à partir d'une protéine trouvée dans le sang : le fibrinogène. Ce fibrinogène est une molécule présente dans le sang à l'état soluble qui va être transformée en fibrine insoluble. Cette transformation se fait par une enzyme nommée thrombine. Pour cela, des facteurs de la coagulation interviennent Exemple : la thrombine = facteur IIa Remarque : quand la molécule est activée, on met un «a» derrière La thrombine est une enzyme capable de cliver une partie du fibrinogène pour le transformer en fibrine. Ceci correspond à la dernière étape de la coagulation La thrombine est formée au cours d'une réaction de succession enzymatique nommée cascade de coagulation. Elle met en jeu différents facteurs de la coagulation qui ont des activités enzymatiques. Un stimulus initial déclenche cette cascade et cela conduit à la formation de thrombine. A chaque étape de la cascade, on va avoir le produit de la réaction qui va devenir l'enzyme de l'étape suivante. Ces enzymes ont des activités protéolytiques (peuvent cliver des protéines). Les substrats sont des protéines de la coagulation et donc les enzymes vont protéolyser en partie le substrat pour donner une nouvelle protéine qui va cliver un autre substrat etc. Toutes ces étapes nécessitent du calcium. Ces étapes vont être accélérées si l'enzyme et le substrat sont au même endroit c'est-à-dire fixés sur des phospholipides, en particulier sur des PL à la surface des plaquettes = surface phospholipidique. On fixe donc l'e et le S sur une surface bien déterminée en PL. Ces réactions vont être accélérées par un cofacteur qui joue un rôle de catalyseur. Remarque : dans les réactions enzymatiques, on a un S, une E, un P et parfois un catalyseur. Il faut réguler ces cascades car si on a trop de fibrine, on risque de boucher le vaisseaux. Donc des protéines régulent les processus de coagulation ; ce sont des inhibiteurs qui limitent l activation excessive et empêchent la formation d'un thrombus (= quand le vaisseau est bouché) 3) Les concepts de la coagulation Concept «historique» : in vitro Les chercheurs pensaient qu'il y avait différentes cascades, voies de coagulation, qui permettaient la formation de fibrine : voie extrinsèque et voie intrinsèque Concept actuel : in vivo Les travaux de recherches évoluant, on se rend compte que qu'in vivo cela se passe différemment. Dans les surfaces cellulaires, on se rend compte qu'il y a 3 phases pour transformer le fibrinogène en fibrine : initiation amplification propagation 4/8

5 4) Les surfaces cellulaires Dans les concepts actuels, les surfaces cellulaires jouent un rôle majeur: Les plaquettes activées Elles expriment à leur surface des PL pro-coagulants notamment la phosphatidyl-sérine. Ces PL sont anioniques et servent de surface de catalyse aux réactions de coagulation. Les fibroblastes de l'adventice Les cellules endothéliales, en rose, sont en contact avec le sang et sont présentes dans l'intima (couche en contact avec le sang). Il y a la media, riche en cellules musculaires lisses qui permet la contraction et la dilatation. La dernière couche de cellules correspond à l'adventice et est essentiellement constituée de fibroblastes, riche en facteur tissulaire. Quand il y a une brèche vasculaire, le sang va être en contact avec le SE mais aussi avec l'adventice et donc le facteur tissulaire (FT). La mise en contact du FT avec des protéines présentes dans le sang déclenche le processus de coagulation. L'expression du FT va permettre de déclencher le processus de coagulation lors d'une brèche vasculaire Les cellules endothéliales et monocytes activés Ces cellules peuvent être activées, en particulier par des cytokines pro-inflammatoires et elles vont donc exprimer du facteur tissulaire. Cela explique que les patients avec une infection majeure ont un risque de thrombose important. Le Facteur Tissulaire est le facteur déclenchant majeur de la coagulation 5) Les facteurs de coagulation (FC) Ils vont, au départ, donner du S qui va être transformé en P. Ils font des glycoprotéines qu'on trouve dans le plasma du sang et qui sont, à l'exception du FT, synthétisés par le foie. Cela signifie qu'un patient avec une insuffisance hépatique synthétise peu de facteur de coagulation. Le Facteur Tissulaire est synthétisé par les fibroblastes, cellules endothéliales et monocytes activés. Les FC sont désignés par un chiffre romain, c'est un code international. Dans la nomenclature, il est indiqué que lorsque l'on parle de la forme active, on va mettre un suffixe «a» derrière ce chiffre romain. 5/8

6 Les numéros Les numéros ne se suivent pas car ils dépendent des travaux de recherches. Les numéros vont de I à XIII mais certains numéros n'existent pas comme le III ou le IV. Trois FC n'ont pas de numéro : PK, KHPM et FT. Chacun de ces facteurs a un nom exemple : I = fibrinogène Les demi-vies La demi-vie de ces facteurs est très variable. Elle est courte pour le facteur VII et, à l'inverse, le facteur XIII a une demi-vie beaucoup plus importante. Remarque : il ne faut pas connaître les demi-vies Les fonctions Ces facteurs de la coagulation ont donc des fonctions différentes Parmi ces fonctions, on va trouver le facteur tissulaire, présent à la surface des cellules endothéliales et monocytes Substrat Le fibrinogène a un rôle de substrat : il va être transformé en fibrine. Zymogène Pour beaucoup de ces facteurs, ils ont des fonctions de zymogène c'est-à-dire que ce sont des facteurs de la coagulation qui vont être activés par protéolyse partielle par une enzyme. À ce moment là, cette protéine, clivée par l'enzyme, va devenir un produit qui va avoir une activité enzymatique et qui pourra cliver un substrat. Cofacteur Enfin, 3 facteurs (V, VIII et KHPM) ont des rôles de cofacteur = catalyseur Transglutaminase Le facteur XIII est très particulier. La fibrine est un polymère fragile, qui va être consolidée, stabilisée par le facteur XIII grâce à la transglutaminase. 6/8

7 Le système contact Parmi ces facteurs, 4 d'entre-eux (XI, XII, PK et KHMP) appartiennent au système contact. Ce système contact permet l'activation de la coagulation. LES COFACTEURS Voici leur structure protéique, avec différents domaines. Les facteurs V et VIII ont un domaine central et sont lysés par la thrombine. Les flèches correspondent aux zones de clivage de protéolyse par la thrombine. Quand la thrombine protéolyse, elle enlève le domaine central. A ce moment là, les facteurs V et VIII sont activés et sont capables de se fixer en position C terminale. Puis, les cofacteurs se rapprochent de substrats et d'enzymes et accélèrent les réactions enzyme/substrat = rôle de cofacteurs Le cofacteur est fixé aux PL anioniques. Quand il y a présence de substrat, cofacteur et enzyme, il y a formation du produit de façon rapide LES ZYMOGÈNES Ces zymogènes accueillent des activités de sérine-protéase. A l'état basal, la molécule n'a pas d'activité enzymatique. Elle acquiert une activité de sérine-protéase quand elle est activée. Dans le site catalytique de l'enzyme, il y a présence d'une sérine. L'enzyme lyse une partie de la protéine et démasque une partie de la protéine. L'enzyme démasque le site actif. Les flèches correspondent aux zones de clivage. 7/8

8 Les facteurs II, VII, IX et X ont pour particularité d'être de synthèse vitamine K dépendante. Ces molécules sont synthétisées au niveau hépatique sous forme de précurseurs. Ces précurseurs ont, en positon N-terminale, plusieurs acides glutamiques. Ces précurseurs n'ont aucune activité dans la coagulation. Pour devenir une protéine capable d'être efficace dans la coagulation, il faut que ces acides soient transformés en acide-γ-carboxyglutamique. Cette transformation se fait par une γ carboxylase, présente au niveau du foie. Cette protéine a besoin d'une forme réduite de vitamine K pour pouvoir être produite. Les domaines Glu sont transformés en Gla par cette γ- carboxylase, ce qui permet d'obtenir une protéine mature. Gla permet la fixation de calcium dans les membranes des PL anioniques. S'il n'y a pas assez de vitamine K, il n'est pas possible d'obtenir de protéine mature Les protéines C et S sont des molécules qui ont un rôle inhibiteur de la coagulation. Le traitement anti-vitamine K est donné aux patients qui coagulent trop. Ces traitements représentent 1% de la population. Ils sont très difficiles à gérer et le rôle du pharmacien est important vis-à-vis de ces traitements. Ces traitements empêchent la réduction de la vitamine K, ce qui entraîne un déficit en vitamine K réduit dans l'organisme et permet d'empêcher le processus de coagulation en empêchant la synthèse des protéines de la coagulation. Intérêt du domaine : permettre la fixation de ces protéines de la coagulation sur les protéines anioniques via le domaine Gla. Cela permet de localiser les facteurs de coagulation à la surface. B) Cascade de la coagulation 1) Phase d'initiation par les cellules exprimant le facteur tissulaire Quand il y a une brèche vasculaire, le sang, présent dans le vaisseau, va s'écouler et sera en contact avec les fibroblastes de la matrice. Les facteurs de la coagulation vont être en contact avec les FT, ce qui déclenche la coagulation. Cela peut se faire dans des contextes pathologiques : Cellules endothéliales et monocytes activés Processus inflammatoire majeur Au niveau de plaques athérosclérose C'est un processus important car cela conduit à l'infarctus du myocarde. Les plaques d athérosclérose sont des plaques riches en lipides et macrophages, qui peuvent se rompre. À ce moment là, le FT va être en contact avec le sang, déclenchant la coagulation. Il y a formation de fibrine qui va complètement boucher le vaisseau. Un amas de fibrine se forme, ce qui empêche d irriguer le cœur et entraîne un infarctus du myocarde. Les cellules tumorales Ces cellules peuvent secréter du FT. C'est pourquoi les patients de cancer ont une coagulation hyperactive. À l'état physiologique, aucune cellule en contact avec la circulation sanguin n'exprime de FT