HEMOGLOBINE

1
HEMOGLOBINE

• Physiologie - Hémolyse

2
Globules rouges
3
PRINCIPAUX CONSTITUANTS DU GLOBULE ROUGE

• Membrane érythrocytaire
• - Bicouche phospholipidique
• - Cholestérol
• - Protéines glycophorines, spectrine, actine,
  ankyrine
• - Importance du cytosquelette
• - groupes sanguins
• Hémoglobine
• - Structure tétramérique representant 95 des
  protéines intracellulaires du GR
• - 4 chaînes de globines (protéines) (140 AA)
• 2 paires de chaînes polypeptidiques
• a, b ou d ou g
• - Groupe prosthétique de lhème
• . Fer
• . Protoporphyrine
• Pigment coloré rouge

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PRINCIPAUX CONSTITUANTS DU GLOBULE ROUGE

• Equipement enzymatique
• Métabolisme énergétique
• - Absence de mitochondries
• - Voies glycolytique anaérobie
• Glucose Pyruvate lactate
• ATP-dépendante, NAD-NADH
• Pyruvate kinase (PK)
• - Voie aérobie des pentoses phosphates
• Shunt
• NADPH dépendant
• Glucose phosphate déshydrogénase (G6PD)

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Globules rouges
Numération sanguine 4-6 .1012/L Réticulocytes
20-120. 1019/L
Morphologie petite cellule anucléée VGM 90fl

• Equipement enzymatique
• GGlycolyse
• Voie principale anaérobie
• Pyruvate kinase
• Shunt des pentoses
• Glucose 6 phosphate deshydrogénase
• NADPH
• 2-3 Diphosphoglycérate

• Membrane déformabilité
• BBicouche lipidique
• PProtéine 3, glycophorine

• CCytosquelette spectrine, actine
• Protéine 4.1, ankyrine

ATP énergie
Hémoglobine
Echanges gazeux
6
Structure de lhémoglobine
MM 64 kDa
2 paires de chaînes polypeptidiques Contenant une
porphyrine contenant un atome de FER
7
Structure quaternaire de lhémoglobine adulte A
a2b2
8
Structure de lhème (hémoglobine, myoglobine)
Protoporphyrine IX tétrapyrrolique
Histidine distale
FER FERREUX
O2
Histidine proximale
9
Evolution de la synthèse des chaînes
dhémoglobine en fonction de lâge

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HbA
100
96-98
HbF
lt 2
HbA2
2-3,5
11
Différentes hémoglobines
Hémoglobine Période de la vie
A a2b2 Vie Adulte
A2 a2d2 Vie Adulte, (fœtale, néonatale)
F a2g2 Vie Fœtale, (fœtale,néonatale)
Gower 1 z2e2 Vie intrautérine précoce
Gower 2 a2e2 Vie intrautérine précoce
Portland 1 z2g2 Vie intrautérine précoce
Portland 2 z2b2 Vie intrautérine précoce
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Gènes des globines
Région régulatrice
e
g
d
b
5
3
Chromosome 11
z
a2
a1
Région régulatrice
5
3
Chromosome 16
Sens de la transcription
13
Gènes de globine

Bras p
5
3
télomères
Au cours du développement
14
Synthèse de la chaîne b
Noyau
Transcription Epissage
Mitochondrie
Ribosome
ARNm
Chaîne b
Hème
Chaîne a
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R-EPO R-TrF Hb
ERYTHROPOIESE
CFU-GEMM IL-3,IL-4,IL11 GM-CSF - -
BFU-E précoces IL-3,IL-9 GM-CSF /- /- Colonies très volumineuses 14-21 J Prolifération
BFU-E tardifs IL-3,IL-9 GM-CSF, EPO Prolifération Différenciation induction synthèse dHb
CFU-E EPO Colonies de moins de 50 cellules en 7 jours prolifération /-
ProErythro blastes EPO Subira 4 divisions pour donner naissance de 8 à 32 GR en 5/6 J
Erythro basophile EPO Apparition de lhémoglobine
Erythro polychrom /-
Erythro acidophile - Ne se divise plus
Réticulocytes - Perte du noyau Coloration ARN
GR - - Perte de lARN
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Propriétés chimiques

• Fixation,transport et délivrance de
  loxygène
• Egalement du CO2 et ions H
• Forme T (tendu) de faible affinité et forme R
  (relâché) de forte affinité
• Passage de la forme T à la forme R par
  changement de conformation

17
Effet de loxygénation/déoxygénation sur la
structure quaternaire de lhémoglobine
Structure déoxygénée
Structure oxygénée
18
Courbes de dissociation de loxygène
HEMOGLOBINE
19
Courbes de dissociation de loxygène
Hb H, Hb Barts
Hb A, A2, F
20
Affinité de lhémoglobine pour loxygène

• Augmentation de laffinité pour loxygène
• Hypothermie
• Alcalose
• Diminution du 2-3 DPG

• Diminution de laffinité pour loxygène
• Fièvre
• Acidose
• Augmentation de 2-3 DPG
• Fixation du CO2

21
Affinité de lHémoglobine F
Hémoglobine A
Hémoglobine F
O2
Mère
Foetus
22
Fonctions de lhémoglobine

• Transport de loxygène
• Hème transport (Fe)
• Globine hydrophobie, protection contre
  loxydation
• Fe irréversible
• Transport du CO2 (10 )
• Carbamation groupes N-terminaux
• Tampon
• Transport doxide nitrique (NO)
• Et effet scavenger anti-oxydant

N.B Modification post-synthèse
GLYCOSYLATION HbA1C
23
Hémolyse physiologique
24
Définition

• Hémolyse destruction physiologique des GR au
  terme de leur vie évaluée à 120 jours
• 9 pour mille GR sont détruits par jour ( 50ml de
  sang environ )

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HEMOLYSE PHYSIOLOGIQUE

• Durée de vie des GR
• - 120 jours
• Mécanisme de la sénescence érythrocytaire
• - Déficit énergétique
• - Modification de la membrane
• Augmentation de la méthémoglobine et de
  laffinité pour loxygène (déficit en 2-3 DPG)
• Modification des propriétés physiques,
  rhéologiques (déformabilité) du GR
• Mécanismes de destruction des globules rouges
  sénescentsfragmentation de la membrane, lyse
  osmotique, phagocytose, cytolyse dépendant du
  complément

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CATABOLISME DE LHEMOGLOBINE

• Hème Bilirubine
• albumine
• Glycuro-conjugaison (foie)
• Excrétion biliaire
• Métabolisme rénal et intestinal
• (systèmes bactériens)
• Stercobilinogène (pigment brun)
• Urobilines

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SITES DE LHEMOLYSE

• Extra-vasculaire (physiologique)
• - (Foie, rate faible)
• - Système macrophagique de la moelle osseuse
• Intra-vasculaire (pathologique)
• - Haptoglobine (a2), synthèse hépatique
• - Complexes Hp-Hb (très forte affinité,
  irréversibles)
• - Clairance hépatique des complexes (MM 150 000)
• - Elimination urinaire de lhémoglobine libre
  (hémoglobinurie)
• . Réabsorbtion tubulaire saturable
• . Perte de fer

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HEMOLYSE PATHOLOGIQUE

• Durée de vie courte
• Production médullaire Destruction
• Régénération Hémoglobine,
• Bilirubine
• Anémie  régénérative 

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INTERET CLINIQUE

• Comprendre la physiopathologie
• - des anémies
• - des anémies hémolytiques
• (étiologies)
• Anémies hémolytiques du nouveau-né
• Transfusions érythrocytaires et hémovigilance

30
BIOLOGIE

• Argument formel direct - Durée de vie des GR
• - Siège de destruction
• 2. Métabolisme de lHb - Haptoglobine
• - Bilirubine libre
• - Bilirubine glycuro-conjuguée
• - Hémoglobinurie
• - Hémoglobinémie
• Métabolisme du fer - fer sérique
• - ferritinémie
• Anémie, régénérative- réticulocytose
• Morphologie érythrocytaire, VGM, IDR

31
Analyse de lhémoglobine

• Électrophorèse de zone à pH alcalin (pH 8,6)

32
Analyse de lhémoglobine
Isoélectrofocalisation fonction du pHi

33
Analyse de lhémoglobine

• Techniques électrophorétiques des chaînes
  d'hémoglobine en milieu dissociant (HPLC)

Drépanocytose hétérozygote AS HbA1 58 HbS
35,3 HbA2 4,7 Non Hb 0,2
34
Analyse de lhémoglobine

• Techniques de biologie moléculaire
• Laboratoires spécialisés
• Diagnostic prénatal
• Epidémiologie

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MORPHOLOGIE DES GLOBULES ROUGES

• Schizocytes Destruction mécanique
• Sphérocytes Anomalies de membrane
• Dacryocytes  mécanique , médullaire
• Cellules-cibles Hémoglobinopathies
• Drépanocytes Hémoglobine S
• (gélification de lHb)
• Stomatocytes
• Elliptocytes
• Acanthocytes Anomalies de membrane

36
Frottis normal
37
anisocytose
38
macrocytose
39
Microcytes (brulures graves)
40
Double population érythrocytaire
41
hypochromie
42
Hématies-cibles
43
polychromatophilie
44
Poïkilocytose
45
schizocytes
46
dacryocytes
47
Drépanocytose
48
ovalocytose
49
Corps de Jolly
50
Hématies ponctuées
51
Plasmodium
52
Agglutination des hématies
53
Hématies en rouleaux
54
(No Transcript)
55
Anomalie qualitative (de structure)

• Anomalie de la chaîne de globine
• ? 1050 variants ? 260 pr le gène a
• ? 530 pr le gène ß
• ? 70 pr le gène ?
• Modification de la solubilité (Hb S,C,D,E)
• Instabilité de la structure
• Modification de son affinité pour lO2

56
Mutations - faux sens (exon) Hémoglobine S,
C, E - introns/hors gène certaines b
thalassémies Délétions - a thalassémies,
certaines b/bd thalassémies
57
Drépanocytose
Mutation faux sens gène de la chaîne b globine
Diminution de la Solubilité de la forme
déoxygénée
Polymérisation de lhémoglobine
FALCIFORMATION
58
Drépanocytose
Frottis sanguin (MGG)
Contraste de Phase
Polymérisation de lHbS
59
Physiopathologie (drépanocytose)

• Drépanocytose état stable émaillé de
  complications aigues de fréquence et de sévérité
  variable dun patient à lautre
• Cinétique polymérisation dépend de Hb
  intra-cellulaire, degré dhypoxie, présence ou
  pas dHb F

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Epidémiologie-génétique

• Electivité ethnique
• Populations noires dAfrique (25 30
  porteurs du gène)
• Antilles (10 )
• Bassin Méditerranéen
• Proche Orient
• Etats-Unis, puis Europe du Nord
• Transmission mode autosomique récessif
• Double hétérozygotie SC,Sbthal, SE etc
  fréquente

61
Diagnostic biologiquede la drépanocytose
homozygote (1)

• Anémie profonde 70 à 90 g/l
• Normochrome, normocytaire
• Frottis anisocytose, poïkilocytose, corps de
  Jolly, drépanocytes, érythroblastose
• Réticulocytose élevée
• Signes biologiques dhémolyse (frt,bilirubine,hapt
  oglobine..)

62
Diagnostic biologique(2)

• Test de falciformation positif
• Test de solubilité (test dItano) faible
  solubilité HbS désoxy.
• Diagnostic de certitude par 2 tests -
  isoélectrofocalisation et - électrophorèse sur
  agar à pH acide, ou HPLC pour quantification
  et identification HbA absente, HbS 75 à
  95, HbA2 2 à 4, HBF 1 à 15
• Biologie moléculaire

63
(No Transcript)
64
Drépanocytose (S/S) clinique

• Avant 3 mois Hb F
• anémie hémolytique
• ictère
• splénomégalie atrophie splénique (asplénie)
• crises douloureuses vaso-occlusives
  (fièvre,altitude, anesthésie, grossesse)
• sensibilité aux infections (pneumocoque)
• manifestations viscérales
• Diagnostic à loccasion dune complication aigue
  ou signe clinique particulier
• Dépistage néonatal

65
Dépistage néonatal en France

• Phénylcétonurie
• Hypothyroïdie
• Hyperplasie des
• surrénales
• Drépanocytose
• Mucoviscidose

• Intégré aux autres dépistages

66
(No Transcript)
67
Diagnostic des doubles hétérozygotes

• Autres syndromes drépanocytaires majeurs(SDM)
• SßThalanémie,microcytose hypochromie, HbS, HbA
  présente ou pas selon ß ou ß, HbF et HbA2
• SC cellules cibles, HbSHbC,HbF

68
Drépanocytose hétérozygote

• Non symptomatique
• Mais possibilité de complications avec
  circonstances déclenchantes
• Dépistage systématique familial
• NFS normale, test de falciformation
• Electrophorèse HbA,HbS,HbA2
• Conseil génétique

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Autres hémoglobinopathies

• Hb E (béta 26 glu?lys) Sud-Est asiatique (Kmers)
  hétérozygote assymptomatique homozygote AH
  modérée svt bien tolérée (microcytose)
• Hb C (béta 6 Glu? Lys) Afrique haute Volta
  bien tolérée chez hétérozygote A/C
• Hb D Punjab
• Hb O Arab (balkans)
• Variants asymptomatiques
• Hémoglobines instables (présence de corps de
  Heinz)

70
polyglobulies

• Hémoglobines hyperaffines (haute affinité pour
  loxygène)
• (normale de la P50 26 mmHg à 37C)
• DPG mutase
• (normale du 2-3DPG 15µM/g Hb)
• Récepteur à lEPO

71
Variations quantitatives
HbA2
HbF
ARNm d ltltARNm b

• Augmentation de lHb F
• Persistance héréditaire de lHbF
• Délétion des gènes d et b
• - b-thalassémie

• Diminution de lHbA2
• Carences en fer
• a/d et ad thalassémies
• Augmentation de lHbA2
• b thalassémies

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ThalassémiesEpidémiologie

• Défaut de synthèse dune ou plusieurs chaines de
  globine (famille hétérogène)
• aThalassémies Sud-Est asiatique Afrique noire
  bassin méditerranéen Moyen Orient
• ßThalassémies bassin méditerranée Sud-Est
  asiatique
• Mais répartition plus grande du fait des
  migrations de populations

73
Diagnostic biologique ßthal homozygote

1. Electrophorèse de lHb - HbF 50 à 95 -
   HbA 5 à 45 pour ßthal - HbA0 pour
   ßthal - HbA2 normale ou augmentée

74
(No Transcript)
75
Génétique transmission autosomique récessive(ß
thal)

1. Mutation ponctuelle
2. sur 1 gène ß ßthal hétérozygote
3. sur 2 gènes ß ßthal homozygote ßthal si
   pas de chaîne produite ßthal si diminution
   de synthèse
4. Rarement délétion ßthal
5. si délétion gène d et ? ß dthal
6. voir ß d ?thal si délétion étendue
   persistance héréditaire Hb F(déficitß compensé
   par ?)
7. Hb Lepore crossing over entre ß et d

76
a thalassémies

• a thalassémie mineure
• Perte 1 ou 2 gènes
• Type 1
• Hb Barts Y4 à la naissance 1à2 ou 5
• Asymptomatique

• Microcytose ou pseudo-polyglobulie
• Adulteparfois HbA2lt2,5
• Diagnostic sur antécédents familiaux

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Génétique alpha thalassémie transmission
autosomique récessive(a thal)

• Délétion 2 gènes athalassémie (--/aa)
  hétérozygote a thalassémie (-a/-a)
  homozygote
• Délétion 1 gène a thalassémie (-a/aa)
  hétérozygote
• Délétion 3 gènes HbH ß4 Hémoglobinose H (--/-a)
• Délétion 4 gènes létale, anasarque Hb Barts
  tétramère ?4
  
  

78
Hémolyses par anomalies membranaires du globule
rouge

• Sphérocytose héréditaire
• Elliptocytose héréditaire (mutations chaînes de
  la spectrine ou protéine 4.1)
• Pyropoïkilocytose héréditaire (syndrome
  hémolytique grave en période néonatale)
• Stomatocytose (anomalie dun transporteur
  membranaire ionique)
• Xérocytose héréditaire (anomalie contrôle des
  cations monovalents)

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Hémolyses par déficits enzymatiques

• Anomalies de la voie dEmbden-Meyerhof
• Pyruvate kinase
• Glucose-phosphate isomérase
• Autres déficits avec atteinte dautres systèmes
• Shunt des pentoses phosphates G6PD
• Voie de synthèse du glutathion

80
Déficit en Pyruvate Kinase

• Epidémiologie 1ère enzymopathie en Europe
• Génétique autosomique récessif
• Physiopathologie déficit de synthèse dATP
  ?inhibition de la pompe à sodium
• Clinique AH chronique (parfois ictère néonatal)
  splénomégalie
• Rares complications lithiase pigmentaire
  biliaire, hémochromatose
• Biologie dosage de PK

81
Déficit en G6PD

• Epidémiologie 5 à 25 Afrique sub-saharienne,
  Asie tropicale, pourtour méditerranéen, 10 noirs
  américains
• Génétique récessif lié à lX ? hommes 2
  gènes normaux A et B (si mutés A- chez noirs,
  méditerranéen dérive de B)
• Biochimie le G6PD muté est incapable de produire
  le NADPH nécessaire à la lutte contre oxydants ?
  dénaturation de lHb, précipitation (corps de
  Heinz) , lyse cellulaire

82
références

• Bonnes pratiques de létude de lhémoglobine
• ABC 2003 61 401-409
• Prise en charge de la drépanocytose chez lenfant
  et ladolescent (septembre 2005)
• http//www.has-sante.fr
• Référentiel    médicaments et déficit en G6PD 
  (25 février 2008)
• http//www.agmed.sante.gouv.fr
• Syndromes thalassémiques majeurs et
  intermédiaires (juin 2008)
• http//www.has-santé.fr