Eléments figurés du sang Hématopoïèse

Eléments figurés du sang Hématopoïèse I.F.S.I. Angers 2013 Module Anatomie-Physiologie Pharmacologie Laboratoire d Hématologie - C.H.U. ANGERS - Dr Franck GENEVIEVE

Les constituants du sang : généralités Le plasma : Partie liquide, 55% du volume sanguin Les cellules ou éléments figurés : 45% du volume sanguin Chez un adulte il y a environ 60 ml de sang par Kg, soit 4 litres chez un adulte de 70 Kg

Les constituants du sang : généralités Le plasma : Partie liquide, 55% du volume sanguin - eau - sels minéraux : Na, K, Cl... - ph = 7.4 ( : acidose ; : alcalose) - molécules organiques glucides : glucose lipides : triglycérides, cholestérol, lipoprotéines protéines : Albumine, transferrine... facteurs de coagulation (fibrinogène ) Gammaglobulines (anticorps) hormones - En absence d anticoagulant coagulation dans le tube = le fibrinogène forme un caillot. Le plasma restant, dépourvu de fibrinogène constitue le sérum

Les constituants du sang : généralités Les cellules ou éléments figurés : 45% du sang 3 catégories : - Les globules rouges ou hématies, ou érythrocytes - Les globules blancs ou leucocytes - Les plaquettes ou thrombocytes

Les globules rouges (ou hématies ou érythrocytes) 1- Aspect morphologique et structure Cellules anucléées Forme = disque biconcave diamètre : 7 µm épaisseur : 2 µm Contenu : 60% d'eau 40% d'hémoglobine

Microscopie à contraste de phase Microscopie électronique à balayage

la membrane érythrocytaire Comme toutes les membranes cellulaires, la membrane de l hématie est constituée : - d une double couche de phospholipides - de protéines enchassées : canaux ioniques servant à l évacuation du sodium, molécules des groupes sanguins.

le cytosquelette sous-membranaire La membrane est en relation à l intérieur de la cellule avec un réseau de protéines globulaires et fibrillaires qui constituent le cytosquelette = maintien de la structure membranaire du globule rouge, déformabilité et élasticité de la cellule SPECTRINE GLYCOPHORINE BANDE 3 ANKYRINE BANDE 4.1

2 - Principales propriétés physiques des hématies Durée de vie : 120 jours (4 mois) Ensuite destruction par la rate = hémolyse physiologique L hémoglobine est dégradée en bilirubine Plasticité, déformabilité et élasticité : déformation pour le passage dans les petits vaisseaux et capillaires (diamètre 1 µm) puis reprise de leur forme initiale Sensibilité à l hypotonie : En milieu hypotonique : entrée d eau dans les hématies éclatement des cellules = Hémolyse seuil de concentration (tonicité) limite àpartir duquel se produit l hémolyse = résistance globulaire

3 - Fonction des hématies a - L'hémoglobine molécule complexe (poids moléculaire : 64500d) = 4 chaînes de globine + 4 molécules d hème L hème : molécule de porphyrine associée à un atome de fer. Le fer a deux rôles : fixer l oxygène et lier l hème à la globine Hémoglobine La globine : ensemble de 4 chaînes polypeptidiques, chacune constituée de 141 à 146 acides aminés, semblables deux à deux dans la molécule d hémoglobine

3- Fonction des hématies b - Transport de l'oxygène et du CO2 Fixation de l oxygène sur l hémoglobine au niveau pulmonaire L oxyhémoglobine assure le transport de l'oxygène des alvéoles pulmonaires vers les tissus Phénomène réversible fonction du ph, de la saturation ambiante en O2, du taux de bicarbonates, et de la concentration interne en une petite molécule (2-3 DPG) La captation du CO2 au niveau des tissus : La carboxyhémoglobine permet le transport de la majeure partie du CO 2 vers l'alvéole pulmonaire Remarque: Une petite partie du CO2 se combine avec l'eau plasmatique = formation d'acide carbonique puis de l ion bicarbonate HCO3- : réserve alcaline = principal système tampon du sang, assurant le maintien du ph H²CO3 = HCO3- et H+

4- Numération et indices érythrocytaires Hématies: hommes : 4,5 à 5,5 106/µl (ou 1012/l) femmes : 4 à 5 106/µl Hémoglobine : hommes : 14 à 18 g/dl femmes : 13 à 17 g/dl baisse du taux d hémoglobine = anémie augmentation du taux d hémoglobine = polyglobulie Réticulocytes : jeunes hématies issues de la moelle (moins de 48 heures) N < 2% des globules rouges soit 25.000 à 100.000/µl Ils sont très augmentés en cas d hémorragie ou d hémolyse pathologique = réponse de la moelle pour compenser les pertes leur nombre est utile à connaitre pour identifier l origine d une anémie

Hématocrite : volume occupé par les hématies par rapport au sang total (en %) N : 40 à 54 % (hommes) 37 à 45 % (femmes) L hématocrite est diminué en cas d anémie, augmenté en cas de polyglobulie Volume globulaire moyen : VGM N : 80 à 100 fl (1 femtolitre ou fl = 10-15 litre) baisse : microcytose (Carence en fer, inflammation, thalassémies ) augmentation : macrocytose (Carence en vitamines, alcoolisme ) Concentration et teneur corpusculaire moyenne en hémoglobine : CCMH Concentration moyenne en hémoglobine dans les hématies = Poids d hémoglobine pour un volume donné d hématies N : 32 à 36 g/dl Baisse = hypochromie (carence en fer) TCMH Poids moyen d hémoglobine par hématie N >27 pg

Les globules blancs ou leucocytes Ce sont les cellules nucléées du sang Nombre normal : 4 à 10 103/µl Augmentation = hyperleucocytose Baisse = leucopénie 5 types de cellules repartis en trois grands groupes : 1- les polynucléaires ou granulocytes a) les polynucléaires neutrophiles b) les polynucléaires éosinophiles c) les polynucléaires basophiles 2- les lymphocytes 3- les monocytes

Les globules blancs ou leucocytes A. les granulocytes (ou polynucléaires) neutrophiles 1 - Numération 2,5 à 7,5 103/µl ou G/l (50 à 85% des GB) baisse : neutropénie augmentation : polynucléose 2- Morphologie - diamètre : 10 à 15 µm - noyau dense très irrégulier, formé de plusieurs lobes - cytoplasme : beige clair, contenant de nombreuses et fines granulations brunes

Polynucléaires neutrophiles 3. Durée de vie : séjour intravasculaire : 5 à 20 heures puis passage dans les tissus : 1 à 3 jours puis destruction 4. Principales propriétés Margination : accolement à la paroi interne des petits vaisseaux (constitution d'un pool de réserve) Diapédèse : capacité de traverser les parois vasculaires Chimiotactisme : attraction par certaines substances (produits de dégradation tissulaire, substances bactériennes) Mobilité : déplacement à l'aide de pseudopodes dans les tissus

Polynucléaire neutrophile : Propriétés / Mobilité - déplacement Reptation par émission de pseudopodes au contact d un support, grâce aux protéines contractiles (actine, myosine) et aux microtubules constituant le microsquelette

Polynucléaires neutrophiles 5 - Fonctions : Défense de l organisme phagocytose et bactéricidie : attachement puis englobement de particules microbiennes, suivis de leur digestion grâce aux enzymes contenues dans les granulations Modulation de l inflammation Participation à la cicatrisation

B. les granulocytes (ou polynucléaires) éosinophiles 1 - Numération 0,03 à 0,5 103/µl ou G/l (1 à 4 % des leucocytes) 2- Morphologie diamètre :17 µm noyau : irrégulier, 2 lobes cytoplasme : bleu pâle rempli de nombreuses et volumineuses granulations orangées.

Polynucléaires éosinophiles 3 - Principales propriétés et fonctions : Participation aux réactions immunitaires : ---> activité cytotoxique vis à vis de certaines cellules ou parasites. Une hyperéosinophilie (= excès) s observe au cours des affections allergiques (ex: asthme), des affections parasitaires, de certaines affections cutanées (ex: urticaire)

C. les granulocytes (ou polynucléaires) basophiles 1 - Numération 0,01 à 0,1 103/µl ou G/l (0,1 % des leucocytes) 2- Morphologie diamètre : 10 à 12 µm noyau très peu visible cytoplasme rempli de nombreuses et volumineuses granulations violacées.

Polynucléaires basophiles 3 - Principales propriétés et fonctions : liées au contenu des granulations = médiateurs chimiques de l inflammation héparine, acide hyaluronique, histamine - participation aux réactions inflammatoires - participation aux réactions immunitaires de type allergique (anaphylaxie)

D. Les lymphocytes 1 - Numération 1,5 à 4 103/µl ou G/l (20 à 40 % des leucocytes) baisse : lymphopénie (SIDA ) augmentation : hyperlymphocytose (Certaines infections virales, certains lymphomes )

Lymphocytes 2- Morphologie petits lymphocytes : diamètre : 8 à 9 µm noyau central arrondi, dense et sans nucléole visible. cytoplasme réduit, basophile, homogène sans granulations grands lymphocytes : diamètre : 12 à 16 µm cytoplasme plus développé parfois quelques grains

Lymphocytes 3 - Principales propriétés et fonctions des lymphocytes : acteurs principaux de la réponse immunitaire : 3 populations fonctionnelles différentes : les lymphocytes T (thymo-dépendants) : # 75 % des lymphocytes circulants maturation dans le thymus (= acquisition d'une immunocompétence) Reconnaissance du «soi» reconnaissance des éléments étrangers à l'organisme Durée de vie longue : plusieurs mois Support de l'immunité cellulaire, deux types fonctionnels différents : les lymphocytes T CD4 ou helper les lymphocytes T CD8 cytotoxiques ou suppresseurs

Lymphocytes Les lymphocytes B (médullodépendants) : # 20% des lymphocytes circulants maturation dans la moelle osseuse Durée de vie variable : quelques jours à quelques mois Support de l'immunité humorale : ils produisent les anticorps ou immunoglobulines en réponse à une stimulation par un antigène Les lymphocytes non B non T, ou cellules K et NK : # 5% des lymphocytes circulants cellules cytotoxiques ayant un rôle dans l'immunité de type cellulaire

E. Les monocytes 1 - Numération 0,4 à 1 x103/µl ou G/l (2 à 10 % des leucocytes) 2- Morphologie La plus grande cellule du sang circulant Diamètre : 12 à 25 µm Grand cytoplasme grisâtre avec petites granulations rougeâtres et quelques vacuoles Noyau volumineux irrégulier réniforme

Monocytes 3 - Principales propriétés et fonctions : Durée de vie : transit sanguin de 20 à 40 heures passage dans les tissus et durée de vie de plusieurs mois. Double fonction : phagocytose : destruction des éléments étrangers à l'organisme et des cellules mortes = macrophages tissulaires rôle de messagers intermédiaires dans la réponse immunitaire.

Les plaquettes ou thrombocytes 1 - Numération 150 à 450 103/µl ou G/l baisse : thrombopénie augmentation : thrombocytose 2- Morphologie Petits fragments de cytoplasme issus des mégacaryocytes de la moelle osseuse Diamètre : 2 à 5 µm Dépourvues de noyau Cytoplasme granuleux : granulations et vésicules à contenu dense.

Les plaquettes ou thrombocytes 3 - Principales propriétés et fonctions : Durée de vie : 8 à 10 jours Propriétés : plasticité, adhésivité, synthèse de diverses enzymes et facteurs de la coagulation. Fonctions : hémostase primaire : formation du thrombus (adhésion à l'endothélium vasculaire et agrégation) coagulation : synthèse des facteurs plaquettaires de la coagulation (cf. cours sur l'hémostase)

Exploration des cellules sanguines L'HEMOGRAMME Numération des différents éléments figurés du sang Mesures et calcul de paramètres globulaires Répartition des différentes sous-populations de leucocytes

L'HEMOGRAMME A - Le prélèvement sanguin Modalités : ponction veineuse au pli du coude prélèvement capillaire (micro-méthode) autres : tubulures à éviter! Un anticoagulant est nécessaire pour permettre de conserver les cellules en suspension : - EDTA ( Chélateur du calcium) : bouchon mauve ---> le plus utilisé : très peu de sang suffit - Citrate (liquide): bouchon bleu NB : bien homogénéiser le tube par retournements répétés

L'HEMOGRAMME B- Méthodes de détermination a) Techniques automatisées : Compteurs de particules : Automates de numération - comptage des cellules - mesures d'un certain nombre de caractères - analyse différentielle des sous population leucocytaires : "formule» Informatique : intégration des données, visualisation graphique des populations cellulaires identifiées. Interprétation : lecture des résultats chiffrés, examen visuel des diagrammes complété chaque fois que nécessaire par l'analyse microscopique. b) Les techniques «manuelles» (optiques) : MICROSCOPE vérification des résultats anormaux Identification d anomalies morphologique des cellules Détection de cellules malignes

ADVIA : passage à 22 C

Frottis sanguin : réalisation

Frottis sanguin : Coloration de May-Grünwald-Giemsa Fixation, coloration du noyau et du cytoplasme, rinçage

Frottis sanguin : lecture % des différents leucocytes normaux Analyse morphologique des leucocytes, des hématies, des plaquettes Recherche et identification de cellules anormales

L hémogramme : la numération globulaire Homme Femme Nouveau-né Enfants (< 10 ans) Hématies 4.5 à 6 3.5 à 5.5 5.5 à 6 3.5 à 5.5 Hémoglobine g/dl 14 à 18 12 à 16 14.5 à 22.5 10 à 13 Hématocrite % 40 à 54 37 à 45 50 à 64 32 à 40 VGM fl 80 à 100 80 à 100 100 à 120 70 à 85 6 12 10 /µl (ou 10 /l) CCMH g/dl Leucocytes 3 9 10 /µl (ou 10 /l) Plaquettes 3 9 10 /µl (ou 10 /l) 32 à 36 4 à 10 4 à 10 12 à 30 150 à 400 5 à 13

L hémogramme : la formule leucocytaire Ce sont les valeurs absolues (les seules importantes en pratique clinique) qu il faut retenir et non les pourcentages

L hémogramme Facteurs physiologiques de variation Ces paramètres sont importants à prendre en compte pour interpréter correctement le résultat de l hémogramme Age Sexe Ethnie Rythme circadien Etat physiologique jeûn, période post prandiale repos ou après exercice Grossesse Autres : tabagisme, altitude

L'HEMATOPOIESE Définition : Ensemble des processus qui conduisent à la formation des cellules du sang Les cellules sanguines sont des éléments matures à durée de vie limitée et incapables de proliférer L hématopoïèse assure leur renouvellement de façon continue durant toute la vie Myélopoïèse : -Érythropoïèse : production des hématies -Granulopoïèse : production des granulocytes -Monopoïèse : production des monocytes -Mégacaryocytopoïèse : production des plaquettes Lymphopoïèse : production des lymphocytes

L'HEMATOPOIESE Siège : Foetus : jusqu'au 2ème mois : sac vitellin jusqu'au 7ème mois : rate et foie à partir du 5ème mois : moelle osseuse Enfant : Moelle osseuse (tous les os) Adulte : moelle osseuse : os plats (tête, sternum, os iliaques), vertèbres

La moelle osseuse : tissu siège de l hématopoïèse Cellules hématopoïétiques Tissu conjonctif de support Cellules osseuses : ostéoblastes, ostéoclastes Cellules conjonctives : fibroblastes, histiocytes macrophages Fibres : collagène, réticuline

Moelle osseuse : siège de l hématopoïèse

Les cellules de l hématopoïèse Distribution pyramidale avec au sommet les cellules souches et à la base les cellules sanguines matures Entre les deux : toute une série de stades intermédiaires de cellules en multiplication et différenciation Quatre compartiments cellulaires Cellules souches primitives Progéniteurs : cellules souches de lignées (engagées) Précurseurs : divers stades de maturation Cellules matures fonctionnelles

L'HEMATOPOIESE Un double processus : Multiplication cellulaire ---> cellules souches et précurseurs de chaque lignée Maturation et différenciation: acquisition de spécificités fonctionnelles Précurseurs ---> cellules sanguines matures

Les cellules de l hématopoïèse Lymphocyte B Progéniteur lymphoïde Lymphocyte T Lymphoblaste Progéniteur myéloide Monocyte Monoblaste Cellule souche Cellule souche hématopoïètique pluripotente PN neutrophile Myéloblaste PN éosinophile PN basophile érythroblaste Mégacaryocyte Hématies Plaquettes

L'HEMATOPOIESE Les cellules souches primitives 0,01 à 0,1% des cellules médullaires Cellules d aspect indifférencié, non engagées dans une lignée particulière Capacité d autorenouvellement = division à l identique Permettent la reconstitution du système hématopoïétique Sous l influence de facteurs de croissance, elles peuvent donner naissance à des cellules souches plus engagées dans une lignée et une différenciation spécifique = progéniteurs Stimulation par -Erythropoïétine (EPO) engagement dans la lignée érythroblastique -Thrombopoïétine lignée plaquettaire -GM-CSF, G-CSF, M-CSF lignées granulocytaire et monocytaire Vitamines (vitamine B12, folates, vitamine A ) et fer sont également importants

L'HEMATOPOIESE Les progéniteurs 0,5 à 1% des cellules médullaires Cellules d aspect toujours indifférencié, mais engagées dans une ou plusieurs voies de différenciation Pas d autorenouvellement mais division et capacité de différenciation Besoin de facteurs de croissance (CSF) Progéniteurs myéloïdes : Progéniteur myéloïde pluripotent : CFU-GEMM Progéniteur érythroblastique : BFU-E Progéniteur mégacaryocytaire : CFU-MK Progéniteur bipotent granulocytaire et monocyte : CFU-GM Progéniteurs granulocytaire CFU-G Progéniteurs monocytaire CFU-M Progéniteurs lymphoïdes

L'HEMATOPOIESE Les précurseurs Cellules différenciées, identifiables dans la moelle en cytologie optique Engagées dans une seule lignée pour donner un seul type de cellules matures Cellules quantitativement majoritaire dans la moelle osseuse Division cellulaire avec augmentation du nombre et maturation Conduisent à la maturation cellulaire finale pour donner les cellules matures fonctionnelles circulantes Les cellules matures : Globules rouges, Globules blancs, plaquettes Ne se divisent plus et ne se différencient plus Passent dans la circulation sanguine

L'HEMATOPOIESE Cellules souches Lignée myéloïde Lignée Erythroblastique Lignée Plaquettaire CFU-GEMM Lignée Granulocytaire Lignée lymphoïde Lignée Monocytaire PN neutro Hématies Plaquettes PN éosino Monocytes PN baso Lymphocytes

L'HEMATOPOIESE Les stades de la granulopoïèse Production des polynucléaires (granulocytes matures) - il faut environ 15 jours à partir d une cellule souche pour obtenir des polynucléaires matures - Les différents stades se retrouvent pour les lignées neutro, éosino et basophile - Facteurs de régulation importants : G-CSF et GM-CSF - Production quotidienne : 100 milliards de polynucléaires neutrophiles Hémoblaste (cellule souche) Myélocyte Myéloblaste Métamyélocyte Promyélocyte Polynucléaire

L'HEMATOPOIESE L érythropoïèse Production des hématies en environ 5 jours à partir de la cellule souche Facteurs de régulation importants : Erythropoïétine (rein), Fer, Vit B12, Folates Production quotidienne : 250 milliards d'hématies Erythroblaste polychromatophile Hémoblaste (cellule souche) Erythroblaste acidophile Proérythroblaste Réticulocyte Erythroblaste basophile Hématie

L'HEMATOPOIESE La mégacaryocytopoïèse Production quotidienne : 150 à 400 milliards de plaquettes Hémoblaste Mégacaryocyte thrombocytogène Mégacaryoblaste Plaquettes Mégacaryocyte basophile

L'HEMATOPOIESE La monocytopoïèse Production des monocytes Hémoblaste (cellule souche) Monoblaste Promonocyte monocyte

L'HEMATOPOIESE La lymphopoïèse Production des lymphocytes Hémoblaste Lymphoblastes Lymphocytes B naïfs Moelle osseuse Thymus Ganglion lymphatique Lymphocytes T Lymphocytes B mémoire

L'HEMATOPOIESE Exploration de l'hématopoïèse : le myélogramme Indications - Recherche de la cause de certaines anémies, thrombopénies - Diagnostic des maladies du sang (Leucémies, lymphomes ) Technique : - ponction au trocard du sternum ou de l'os iliaque - aspiration de quelques gouttes de moelle - étalement sur lame (frottis) et coloration de May-Grünwald-Giemsa

Exploration de l'hématopoïèse : le myélogramme

L'HEMATOPOIESE Exploration de l'hématopoïèse : le myélogramme Résultat normal : - Lignée mégacaryocytaire : quelques mégacaryocytes visibles - Lignée granulocytaire : 50 à 70% des cellules de la moelle - Lignée érythroblastique : 10 à 30 % - Lignée lymphocytaire : 5 à 15% - Lignée monocytaire : 1 à 5%