Erythropoïèse Cours P2 Module Tissu sanguin Cours P2 2012-2013 Vincent Praloran
Erythropoïèse Definitions et notions essentielles Aspects cellulaires Facteurs indispensables Synthèse et dégradation de l Hb Régulation
Definitions et notions essentielles (1) Ensemble des phénomènes cellulaires et moléculaires qui permettent la production continue et régulée des GR et donc le maintien d un taux d Hb stable dans la circulation (120 à 160 g/l) pendant toute la vie. Durée de vie d un GR: 120 jours. Demi vie de la population des GR: 30 jours. Reticulocyte: GR de moins de 48h
Definitions et notions essentielles (2) Hemolyse physiologique: destruction des GR agés et recyclage de leurs constituants. Hemolyse pathologique (hyperhémolyse): destruction de GR <120 jours. Perturbation de la balance production/destruction Erytropoïétine: molécule (hormonale) glycoprotéique (cf infra)
Definitions et notions essentielles (3) Le GR: un sac chargé d Hb avec des enzymes assurant le maintien de l intégrité membranaire et de l Hb. Une membrane cytoplasmique, pas de mitochondrie, pas de noyau donc pas de synthèse protéique. Des enzymes intracellulaires assurant le métabolisme énergétique et l anti-oxydation: G6PD, PK, Glutathion reductase
Definitions et notions essentielles (4) Le GR: Une fonction quasi exclusive: le transport d O2 jusque dans les capillaires les plus distaux. Une propriété fondamentale pour y parvenir: la déformabilité érythrocytaire. Déformabilité = fluidité membranaire et intégrité de l Hb. Veillissement GR= épuisement énergétique qui entraine perte de la déformabilité Blocage dans les sinusoides spléniques et phagocytose
Erythropoïèse: aspects cellulaires Erythropoïèse anténatale Erythropoïèse postnatale Erythropoïèse pathologique
Erythropoïese anténatale
Schéma de l erythropoïèse SCF/IL-3/ Robb, Oncogene (2007) 26:6715
Les Progéniteurs Erythroblastiques Non identifiables morphologiquement Différentiation exclusivement EB Une BFU-E donne de nombreuses CFU-E par prolifération et différentiation associées Dépendantes de cytokines: SCF, IL-3 et Epo Mises en évidence par culture in vitro: tests de colonies Identification des progéniteurs BFU-E et CFU-E: temps à générer une colonie, les cytokines nécessaires, la taille et la morphologie
7 jours Epo seule 14 jours SCF/IL3 + Epo
Les Précurseurs Erythroblastiques Morphologiquement identifiables Par le myélogramme: aspiration, frottis, coloration Pas de culture Prolifération limitée et maturation terminale Rôle de l Epo et du TGFb
Que traduisent les changements morphologiques qui marquent les étapes de la maturation? La prédominance initiale des phénomènes transcriptionnels: Chromatine fine, cytoplasme bleu L accumulation progressive d Hb accompagnant les divisions: Cytoplasme devenant orangé, réduction de la taille cellulaire la perte de fonctionnalité de l ADN: condensation, pycnose puis expulsion nucléaire.
Erythropoïèse: rôle des précurseurs dans l expansion Conditions homéostatiques
Les précurseurs : méthodes d étude Morphologie : myélogramme - BOM Phénotype : cytométrie immunocyto et histochimie Etudes fonctionnelles in vivo : Cinétique fer radiomarqué : étude de l érythropoïèse Etude durée de vie GR: recherche d hémolyse
La régulation par l Epo De la BFU-E aux EB. Epo facteur de survie tout au long de la maturation. Glycoproteine produite par le rein en fonction de la conc locale d O2. Molécule hormonale car régulation à distance par voie sanguine.
Régulation de l hématopoïèse : érythropoïèse hypoxie Epo Maturation accélérée sans division D où augmentation de taille modérée des GR lors d erythropoïèse de stress
Régulation de l hématopoïèse : érythropoïèse Epo Apoptose Mécanisme régulateur physiologique
O 2 La production rénale d Erythropoïétine est régulée par un mécanisme senseur d 02 GR EPO
Transduction du signal Epo Un rôle central pour Jak2 En physiologie comme en pathologie: SMP/PV
Hormones Nutriments Oxygène Erythropoïèse: autres facteurs indispensables FER Vitamine B12 Acide folique
En bref Le fer est indispensable à la synthèse de l hème qui est le «poumon» de la molécule d Hb La vit B12 et l ac folique sont indispensables à la synthèse d ADN
Hormones Nutriments Oxygène Erythropoïèse: autres facteurs indispensables FER
Le fer dans l organisme Fer de réserve (ferritine) 1,6g 1g 0,6g Fer Hb >2g Fer total organisme: 3-5g Fer labile actif (transferrine): 3mgs K. Gkouvatsos, et al., Biochim. Biophys. Acta 2011
L hepcidine? Peptide hormonal hépatique de 25 aa découvert en 1998 Bloque l export du fer de la cellule vers le plasma (2001) En inhibant l expression de la ferroportine Régulation de sa synthèse complexe: l inflammation l augmente et la carence martiale la diminue
Le fer dans l organisme Fer de réserve (ferritine) 1,6g 1g hepcidine 0,6g Fer Hb >2g Fer total organisme: 3-5g Fer labile actif (transferrine): 3mgs K. Gkouvatsos, et al., Biochim. Biophys. Acta 2011
Fer intracellulaire bas Erythropoïèse accrue hypoxie Inflammation Fer intracellulaire haut T Ganz Blood 2011
Hormones Nutriments Oxygène Erythropoïèse: autres facteurs indispensables Vitamine B12 Acide folique
Vit B12 et folates sont indispensables à la synthèse de déoxythymidine (ADN) Certaines chimiothérapies interfèrent avec cette voie métabolique
VIT. B12 ET FOLATES Formes chimiques : Vit B12, Folates Métabolisme, Transport et utilisation, Actions spécifiques, Exploration. 32
Absorption de la vit B12
La synthèse d Hémoglobine Molécule complexe et composite: Un noyau tetrapyrolique: l hème Quatre chaines peptidiques identiques deux à deux: les globines synthèses différentes mais interactions réciproques Les types d HB varient avec l âge et dans certaines pathologies
Biosynthèse de l hème
Régulation de la synthèse de l hème dans les EBs
Le taux de fer module la transcription du gène ALA-S
Porphyries: pathologies de la biosynthèse de l hème Manifestations d expression et de gravité variable Hépatique, cutanée, hématologique
Anémies sidéroblastiques liées à un trouble de la synthèse de l hème Erythroblastes surchargés en fer: sidéroblastes Surcharge mitochondriale Détectée par la coloration de Perls On en décrit deux types: - Anémie sidéroblastique congénitale (déficit en ALAS2, liée à l X) - Saturnisme (inhibition de l ALA-D et ferrochelatase)
Expression des gènes de globine selon l age
Les types d Hb présents dans les GR avant et après la naissance Fœtus et NN 20% < 20% < 2 % 80% Après la naissance
Structure fonctionnelle de l Hb Tissus Poumon O 2 O 2 O 2 O 2
L Hb en 3D Une structure globulaire avec les molécules d Hème en périphérie
Identification des différentes Hb
Des anomalies existent Le plus souvent génétiques Quantitatives: thalassémies Qualitatives: drépanocytose, Hémoglobinose C Qui se traduisent par une anémie et des signes associés divers
Hemolyse physiologique Destruction des GR agés (120 jours; moins déformables) Par les macrophages spléniques Phagocytose des GR Destruction de la membrane des GR Recyclage de tous les constituants
Recyclage des constituants de l Hb dans le macrophage
Recyclage du Fer
Les constituants de la membrane du GR Des anomalies génétiques ou acquises fragilisent la membrane et/ou la rendent plus rigide, d où hyperhémolyse.
Les enzymes essentiels du métabolisme énergétique du GR
Des déficits enzymatiques existent Ils perturbent le métabolisme énergétique Indispensable au maintien de l intégrité du GR Ils sont donc responsables d anémies hémolytiques
De la physiologie à la pathologie Toute anomalie (génétique ou acquise) importante dans le déroulement de l érythropoïèse induit un risque de pathologie. Cela se traduira le plus souvent par une anémie. La présentation clinique: symptomatologie, contexte de survenue etc, seront partiellement dépendants de l origine de l anomalie - Membrane - Métabolisme - Hb