MYELOPOIESE
A - LOCALISATION DE LA MYELOPOIESE
1 - Après la naissance,
elle se développe dans le tissu myéloïde, c’est à dire dans la moelle osseuse rouge, mais on verra que des cellules souches sont aussi présentes dans le sang circulant.
2 - Avant la naissance existent différents stades :
a. embryonnaire, mésoblastique, de la 2è à la 12è semaine, dans les ilôts de Wolff et Pander;
b. puis, foetal, plus complexe,
- hépato-splénique (en fait, surtout hépatique) à partir de la 5è semaine, foie et rate cessant leur activité à la naissance;
- hépato-spléno-médullaire à partir de la 11è - 12è semaine.
c. Ceci explique la possibilité de :
- vicariance, ou métaplasie myéloïde, du foie et/ou de la rate par reviviscence pathologique avec cellules myéloïdes dans ces organes,
- greffe de foie foetal dans les déficits myéloïdes (et lymphoïdes aussi).
B - GRANDES ETAPES DE LA MYELOPOIESE
1 - Nécessité des cellules souches (stem cells)
Elles ne sont pas visibles au microscope et leur existence a été longtemps méconnue. Ce sont des êtres de raison à l’existence prouvée par des expériences de greffe de cellules d’un individu de sexe opposé donnant des mitoses reconnaissables à leurs chromosomes (XX ou XY), après irradiation à dose léthale chez la souris : on obtient des colonies spléniques (Till et Mac Culloch). Elles sont maintenant cultivables " in vitro " chez l’homme.
2 - Les cellules différenciées, reconnaissables au microscope grâce aux colorants chimiques mis au point au siècle dernier, sont distinguées en :
érythroblastes, futurs globules rouges, par leur hémoglobine,
granuleux jeunes, par leurs granulations qui sont en général des lysosomes,
mégacaryocytes, par leurs granulations aussi (la fragmentation de leur cytoplasme va donner les plaquettes sanguines); à la fin de leur évolution, ces cellules, devenues mûres, peuvent passer dans le sang : c’est la diabase .
3 - Entre cellules souches et cellules différenciées se place une étape essentielle et complexe, connue depuis quelques années seulement, celle des cellules en voie de différenciation appelées " progéniteurs " ou " commited stem cells ", différenciées spécifiquement et irréversiblement, non distinguables au microscope elles aussi, d’aspect semblable à des cellules lymphoïdes de taille moyenne, dont l’existence est prouvée par culture en milieu semi-solide où une seule cellule peut donner une colonie homogène de cellules mûres (monocytes ou globules rouges, par exemple).
Elles ont aussi deux particularités importantes : elles subissent environ 20 mitoses entre la cellule souche et les cellules différenciées, contre 4 seulement pour les cellules différenciées, en moyenne, ultérieurement, d’où leur position essentielle pour assurer le renouvellement; leur différenciation est progressive entre la cellule souche totipotente et les cellules " engagées " exclusivement dans une direction (lignée rouge, granuleuse éosinophile etc....).
C - LES CELLULES SOUCHES MYELOIDES
1 - Elles sont totipotentes comme l’ont prouvé des expériences " in vivo " chez la souris irradiée à dose léthale une cellule souche donne :
formant un CLONE .
2 - Le plus souvent , ces cellules souches ne sont pas engagées en cycle cellulaire (phase G zéro), soit 95 % d’entre elles environ : elles sont donc relativement à l’abri des effets toxiques des rayons et/ou de la chimio-thérapie et la régénération complète d’une moelle apparament " déserte " est possible, mais en leur absence, si elles sont détruites , la mort est rapide avec pancytopénie; elles sont pratiquement immortelles .
3 - La relation entre cellules souches myéloïdes et cellules souches lymphoïdes est assez étroite :
les cellules souches lymphoïdes T s’individualisent avant les....cellules souches lymphoïdes B et myéloïdes .
4 - Les cellules souches sont présentes surtout dans la moelle osseuse (0,01 à 0,05 % des éléments médullaires), mais on en trouve aussi dans le sang (greffe de moelle sans moelle).
5 - La régulation de la production des cellules souches est-elle :
D - LES PROGENITEURS MYELOIDES
1 - Evolution
a. Ils acquièrent peu à peu une différenciation fonctionnelle sans traduction morphologique : ils perdent peu à peu leur totipotentialité jusqu’à se spécialiser dans une seule lignée (rouge ou mégacaryocytaire , par exemple); on les appelle CFU (colony forming units); les plus jeunes , les plus totipotents , ont cependant perdu leur faculté d’auto-renouvellement prolongé. Leur puissance d’amplification de la ou les lignées correspondantes est énorme car 40 % d’entre eux sont en phase S .
b. Les CFU-G.E.M.Mk ou CFU-Mix, (granuleux , érythroïdes , monocytaires , mégacaryocytaires), donnent cependant des colonies avec des éosinophiles , des lymphocytes B, voire T, mais progressivement , ils deviennent des......
c. progéniteurs (ou CFU) bipotents et , enfin , monopotents : E + M ou G + M , les CFU-GM restant bipotents le plus longtemps , d’où la parenté G et M plus grande que G et Eo malgré la ressemblance morphologique. On distingue finalement divers CFU monopotents :
d. Cette différenciation progressive est sans doute liée à l’acquisition ou la perte , au hasard (?), de récepteurs spécifiques pour des facteurs de croissance exogènes dont la teneur médullaire ou sanguine permet la régulation du nombre des cellules en fonction des besoins .
2 - Etude antigénique , marqueurs de différenciation
Depuis plus de dix ans, immuno-fluorescence et immuno-cyto-chimie, aidées en particulier par l’utilisation d’anticorps monoclonaux et de la cytométrie en flux , permettant éventuellement le tri cellulaire, ont permis la mise en évidence d’antigènes au niveau des progéniteurs. On s’y intéresse surtout pour caractériser les cellules souches et progéniteurs : CD 33 ou CD 34 sont utilisés par les greffeurs utilisant les cellules souches circulant dans le sang .
3 - Les facteurs de croissance , ou cytokines , ou CSF (colony stimulating factors) identifiés biologiquement grâce aux cultures " in vitro ", ont été purifiés au point que certains sont déjà utilisés en clinique humaine (EPO , IL-3 , GM-CSF , thrombopoïétine sous peu).
a. Schématiquement ,
- l’interleukine 3 (IL-3), essentiellement produite par les cellules T, permet la différenciation des cellules totipotentes en cellules monopotentes (on l’appelle aussi " multi-CSF); CFU-E avant l’action de l’EPO pour la lignée rouge, cellules granuleuses et monocytoïdes jeunes et même plus mûres, avant l’action de G-CSF et M-CSF plus spécifiques, mégacaryoblastes avant l’action de la thrombo-poïétine (ou Mpl-ligand);
- GM-CSF, synthétisé par plusieurs types de cellules dont les macrophages, a un spectre d’activité voisin de IL-3, mais est codé par un gène différent sur 5q .
- G-CSF , M-CSF , EPO et thrombopoïétine sont spécifiques d’une lignée donnée;
- D’autres facteurs agissent en synergie avec les précédents :
IL-1 qui agit aussi sur les cellules du stroma médullaire et induit la synthèse de IL-3 et GM-CSF,
IL-6 d’action voisine de IL-1, stem cell factor.
- Enfin, des facteurs inhibiteurs de l’hématopoïèse modulent l’action des facteurs stimulants: prostaglandines , interférons gamma , lactoferrine , LIA (leukemia associated inhibitory activity).
b. Le rôle du micro-environnement est souligné en particulier par : l’existence d’ilôts érythroblastiques, et peut-être d’une organisation assez proche pour la lignée granuleuse neutrophile, et la nécessité pour les cellules souches circulant dans le sang de se nicher dans la moelle pour devenir vraiment hématopoïétiques .
c. Au total ,
- ces facteurs de croissance agissent :
sur les progéniteurs et sur les cellules différenciées, faisant entrer les cellules en cycle, agissant surtout en G 1, mais tout le long du cycle, via une augmentation du métabolisme des glucides (ATP) et les phosphorylations par la protéine-kinase C; leur absence cause en général la mort des cellules; hors le tissu myéloïde , et même lymphoïde , par exemple M-CSF dans l’embryogénèse; en pathologie, dans la leucémogénèse; en thérapeutique (EPO , IL-3 , GM-CSF déjà en routine);
- la régulation de l’hématopoïèse par les facteurs de croissance est
à la fois :
autocrine :
les cellules hématopoïétiques synthétisant leurs propres facteurs de croissance à rôle plus important dans l’activation des cellules mûres (monocytes , lymphocytes) que dans la prolifération cellulaire ;
paracrine :
avec synthèse en contigüité des cellules hématopoïétiques par les cellules du stroma médullaire, à rôle primordial dans les conditions basales;
humorale :
avec taux élevés de CSF dans le sang après une infection, voire dans les urines (M-CSF), à rôle capital dans les conditions pathologiques, augmentant la production cellulaire, mobilisant et activant les cellules phagocytaires (monocytes et PN), les stimulateurs étant IL-1 et TNF alpha (tissu necrosis factor), stimulés eux-mêmes par les endotoxines bactériennes; ceci passe par la stabilisation des mARN des CSF qui sont normalement instables .
- A chaque CSF correspond un récepteur mais une cellule peut avoir des récepteurs pour plusieurs CSF; seul le récepteur de M-CSF est bien connu; les récepteurs de IL-3 se trouvent surtout dans la lignée éosinophile, également dans les lignées neutrophile et monocytoïde, mais pas dans les cellules rouges reconnaissables et dans la lignée lymphoïde .
E - DIFFERENCIATION MYELOIDE TERMINALE (dernière étape , visible , de la myélopoïèse)
1 - La multiplication nucléaire et cellulaire
(seulement nucléaire dans le cas des mégacaryocytes à la phase terminale) reste associée et synchronisée durant les 4 mitoses qui surviennent, en moyenne, à cette étape avec la différenciation.
2 - La différenciation se poursuit ensuite, sans division nucléaire, ni cellulaire, et l’on parle de " maturation ".
N.B.: toutes ces cellules sont identifiables grâce à leur morphologie : au myélogramme, normalement, et, en pathologie, dans la rate ou le foie (vicariance), voire dans le sang, par exemple dans la leucémie myéloïde chronique .
Nous envisagerons successivement :
La lignée rouge est constituée par les érythroblastes , cellules formant les globules rouges, dont la caractéristique essentielle est de produire de l’hémoglobine à rôle capital dans les échanges respiratoires et qui s’organisent de manière originale en ilôts érythroblastiques centrés sur une cellule macrophage, intervenant peu dans l’érythropoïèse , mais bien davantage dans l’hémolyse (la destruction des globules rouges) médullaire .
1 - L’aspect morphologique des érythroblastes
- permet leur classification fondée sur :
- Dans l’ensemble, des mitoses successives assurent la multiplication des cellules en progression géométrique de raison deux, le volume de la cellule et celui du noyau diminuent (celui-ci plus nettement , c’est à dire que le rapport nucléo-cytoplasmique N / C diminue aussi), la chromatine se condense progressivement jusqu’à l’expulsion du noyau devenu inutile, le cytoplasme s’enrichit en hémoglobine conduisant peu à peu à sa saturation par ce pigment , saturation qui bloque les mitoses, et s’appauvrit en ARN , nécessaires à une protéosynthèse, passant donc de la coloration bleue (basophilie) à la coloration orangée (acidophilie ou éosinophilie) qui sera celle des globules rouges, avec un cytoplasme " polychromatophile " des érythroblastes intermédiaires .
- Divers stades sont décrits et à connaître (dans l’ordre) pour interpréter un myélogramme :
2 - Etude antigénique :
diverses protéines membranaires apparaissent pour persister sur le globule rouge (spectrine , glycophorines , actine etc....), d’autres peuvent apparaître transitoirement (récepteur de la transferrine), des glycosylations peuvent les modifier (i vers I par exemple , cf cours sur les groupes sanguins), des marqueurs de surface disparaissent tels que HLA A , B , C , D .
3 - La cinétique de l’ " érythropoïèse visible " est évaluée grâce à la richesse des érythroblastes en hémoglobine, en mesurant l’incorporation du fer radio-actif , même en clinique .
a. La phase de multiplication et différenciation regroupe un " pool " de cellules capables de mitoses, elle s’étend sur 4 jours, mais il peut exister des " cycles courts " et, si la suppression d’une mitose diminue de 50 % la production de globules rouges, ceci accélère la livraison et augmente le débit en cas d’urgence , car le temps gagné est supérieur à 50 % .
b. La phase de maturation regroupe un " pool " de cellules incapables de se diviser, car la saturation en hémoglobine bloque les mitoses à partir du milieu du stade d’érythroblaste polychromatophile; c’est là que se situe la possibilité de " cycles avortés " avec hémolyse précoce intramédullaire faible en physiologie, parfois majeure en pathologie (cas de la maladie de Biermer , par exemple).
4 - Débit de l’érythropoïèse
a. Elle est très active : 200.109 globules rouges sont fabriqués chaque jour , soit 2 500 000 par seconde , soit 5 à 6 grammes d’hémoglobine par jour ; vis à vis des 25.1012 globules rouges ou des 750 grammes d’hémoglobine de la masse globulaire totale , celà représente un renouvellement de 1/120 par jour .
b. Comme les globules rouges survivent 120 jours dans le sang avant l’hémolyse (leur mort), il existe un équilibre permanent de la masse totale des globules rouges (ou érythron), maintenu , même en pathologie jusqu’à un certain point , grâce à la grande plasticité de l’érythropoïèse , qui peut multiplier par 7 son débit , face à l’hémolyse de caractère inéluctable .
5 - Régulation de l’érythropoïèse et érythropoïétine (EPO)
a. Les besoins tissulaires en oxygène règlent l’érythropoïèse car le rôle essentiel du globule rouge est le transport de l’oxygène .
- L’érythropoïèse est stimulée par : l’hypoxie d’altitude (plateau andin) qui engendre une polyglobulie comme les insuffisances respiratoires , l’anémie ou une anomalie de l’affinité de l’hémoglobine pour l’oxygène , l’élévation des besoins tissulaires en oxygène (hyperthyroïdies) ;
- elle est au contraire diminuée par :
- une hémolyse exagérée , bien compensée , c’est à dire sans anémie , agit cependant sans le biais d’une hypoxie (???).
b. L’existence de l’EPO
c. Le gène de l’EPO a été localisé sur le chromosome 7 .
d. Biochimie :
e. La production d’EPO
- se situe essentiellement dans la zone péritubulaire du rein (cellules endothéliales ?);
- les dosages usent d’anticorps
spécifiques depuis que l’on a cloné le gène et
produit de grosses quantités d’érythropoïétine pure; 10
à 20 mU / ml dans le sérum normalement , mais 100 fois plus
dans certaines anémies si elles sont sévères ;
- la demi-vie est de 5 heures , non influencée par une
insuffisance rénale et l’élimination urinaire
représente 5 à 10 % .
f. Mode d’action de l’EPO
- Les cibles sont les progéniteurs de la lignée rouge, surtout les CFU-E (colony forming units erythroid), alors que les BFU-E (burst forming units erythroid) plus primitives sont d’abord sensibles à IL-3 , GM-CSF , IL-9 etc......puis , plus tard , à l’EPO si les doses sont fortes ; ensuite , toute la lignée va être sensible .
- L’effet de l’EPO est :
En bref , elle assure une arrivée plus rapide dans le sang des réticulocytes, mais elle n’est pas indispensable : les anticorps anti-EPO ne bloquent pas l’évolution de la lignée rouge .
g. Pathologie de l’EPO
- Anémies :
celle de l’insuffisance rénale est liée à une production effondrée d’EPO , celle des syndromes inflammatoires peut en partie s’expliquer par un déficit relatif en EPO , les autres ne sont pas concernées par l’EPO .
- Polyglobulies :
une élévation de la production d’EPO , conséquence de l’hypoxie tissulaire , se voit dans les polyglobulies d’altitude , les insuffisances cardio-respiratoires avec désaturation du sang artériel en oxygène , les hémoglobino-pathies avec élévation de l’affinité de l’hémoglobine pour l’oxygène ; une élévation non régulée de la production d’EPO se voit dans le cancer du rein surtout ; dans la polyglobulie vraie (maladie de Vaquez), les cellules sensibles à l’EPO le sont de façon excessive et continuent à se différencier pour de faibles taux d’EPO .
h. En thérapeutique (le dopage n’est pas une thérapeutique),
l’EPO a une seule indication indiscutable : l’insuffisance rénale chronique dialysée anémique .
6 - Action d’autres hormones sur l’érythropoïèse
a. Les androgènes
- stimulent l’érythropoïèse : l’homme , après la puberté , possède plus de globules rouges que la femme ; celle-ci , traitée aux androgènes pour un cancer du sein par exemple , voit son taux de globules rouges et d’hémoglobine augmenter .
- Leur action est triple :
- effet direct sur le tissu
hématopoïétique par accroissement de la synthèse de
l’hème ,
- facilitation de l’action de l’EPO sur ce tissu
,
- augmentation de la sécrétion d’EPO par le rein .
- Ils sont actifs dans 30 % environ des anémies aplastiques .
b. Les autres hormones ,
oestrogènes , glucocorticoïdes , hormones thyroïdiennes et ante-hypophysaires , n’ont pas d’action bien précise (cf action nulle de la " pilule ").
7 - Le contrôle génétique de l’érythropoïèse s’exerce par l’intermédiaire des synthèses protéiques : celle de l’hémoglobine , et l’on verra la complexité de la régulation , celle des enzymes érythrocytaires (G6PD contrôlée par le chromosome X , mais aussi pyruvate-kinase , 6-phospho-gluconate-déshydrogénase , phospho-gluco-mutase etc....), celle des très nombreuses substances de groupes érythrocytaires et autres marqueurs membranaires , celle des protéines de la membrane perturbée dans la sphéro- ou l’ellipto-cytoses héréditaires , sans parler de celle de l’EPO ou des autres facteurs de croissance !
8 - Facteurs exogènes nécessaires
a. Les protéines : 18 acides aminés sont indispensables pour synthétiser 5 à 6 grammes d’hémoglobine par jour , soit 14 % des synthèses protéiques totales de l’organisme ; cette synthèse a un caractère préférentiel : on ne connaît pas d’anémie par carence protéique pure .
b. Les éléments minéraux
- Le fer
21 mg de fer sont nécessaires chaque jour à l’érythropoïèse de l’adulte, mais le fer est récupéré apès l’hémolyse (on envisagera le cycle du fer dans l’économie au chapître consacré à l’hémolyse).
Ceci limite les besoins en fer exogène quotidiens à 1 à 2 mg chez l’adulte masculin , 1 à 4 mg chez la femme adulte (à cause des règles et hors de la grossesse) 0,5 mg supplémentaires durant la croissance , ce qui n’empêche pas la survenue d’anémies très diverses liées à des carences en fer au niveau de l’érythropoïèse .
- Cuivre et cobalt n’ont qu’un faible rôle .
c. Les facteurs vitaminiques classiques
- La vitamine B 6
La pyridoxine est le co-enzyme de l’ALA-synthétase dans la synthèse de l’hème . Une carence peut jouer dans les intoxications alcooliques aiguës et dans certains traitements antituberculeux abandonnés aujourd’hui .
- Les vitamines C , B 2 et E n’ont guère d’action précise .
d. Les facteurs antipernicieux , vitamine B 12 et folates , seront envisagés plus loin car ils interviennent beaucoup aussi au niveau de la granulo- et de la mégacaryocyto-poïèses.
9 - Etude pratique de l’érythropoïèse
a. Méthodes cytologiques
- Mesure du taux de réticulocytes sanguins : une population riche en cellules jeunes est une population qui s’est reproduite peu auparavant !
la coloration au bleu de crésyl brillant des résidus d’ARN des réticulocytes sur un frottis de sang frais , suivie du décompte du pourcentage par rapport aux globules rouges , au microscope , de façon très artisanale , très fastidieuse , conduit à partir du taux des globules rouges (c’est un de ses rares intérêts , on le verra plus loin) à leur valeur absolue , seul chiffre valable , surtout si le taux de globules rouges est abaissé .
L’automatisation de ce décompte est maintenant au point : en utilisant une coloration à l’acridine orange ou un composé voisin mettant en évidence les résidus d’ARN , sur tube de sang , décomptant le pourcentage de réticulocytes en cytométrie de flux de façon bien plus rapide et bien plus fiable car le pourcentage est établi à partir de quelque 30 000 globules rouges .
Si les réticulocytes sont augmentés , il y a stimulation de l’érythropoïèse soit par une hémorragie récente , pas forcément extériorisée soit par une hémolyse excessive (à compenser ainsi).
Si les réticulocytes sont normaux (au cours d’une anémie) ou abaissés , il y a insuffisance de l’érythropoïèse dans les anémies dites " aplastiques ".
Le taux normal est de 50 000 / µl de sang , un peu variable d’un laboratoire à un autre , surtout en technique manuelle . C’est un test non invasif , aisé pour le malade , devenu aisé pour le laboratoire et fiable : sa place théorique était grande , sa place pratique le devient !
- L’examen du myélogramme de routine (coloration au MGG ou au Wright) donne accès facilement au pourcentage des érythroblastes médullaires : 15 à 25 % normalement chez l’adulte , mais il faut tenir compte de la richessse et de l’hétérogénéité des frottis et rapporter ce pourcentage à celui des granuleux : le rapport E / G est compris entre 1/3 et 1/5 (il devrait être plus largement utilisé). Un commentaire donnera l’idée de la maturation de la lignée .
En pathologie , on rencontrera des anomalies :
quanti-tatives :
érythroblastoses (post-hémorragie ou hémolyse),
érythroblastopénies ,
quali-tatives : lignée mégaloblastique ,
hémoglobinoprive , dysérythropoïétique ou maligne .
- L’examen du myélogramme coloré par la méthode de Perls (coloration du fer), qui met en évidence les grains de ferritine de taille supérieure à 0,2µ sous forme de grains " bleu de Prusse ", garde son intérêt malgré l’apparition de la mesure de la ferritinémie .
Les sidéroblastes (érythroblastes contenant du fer) sont de 3 types :
I : à un ou deux petits grains de fer (30 à 70 % des érythroblastes normalement)
II : à nombreux petits grains de fer disposés de façon anarchique (on les rencontre dans les carences en antipernicieux type Biermer)
III : à grains de fer disposés en couronne périnucléaire d’où le nom de " ring cells "(on les rencontre dans les anémies réfractaires dites " sidéroblastiques ").
Le fer extra-érythroblastique correspond au fer des cellules macrophagiques dispersé par l’étalement sur le frottis (c’est donc abusivement que l’on parle de " fer extracellulaire ") son abondance est appréciée de 0 à ++++ (normale +) et traduit la richesse des réserves en fer bien corrèlée avec la ferritinémie , plus aisée à doser .
- La biopsie de moelle osseuse a des indications plus particulières .
b. Les tests au radiofer explorent l’ensemble de la masse érythropoïétique visible , en cinétique , mais leur réalisation est longue (3 semaines); ils renseignent sur
c. L’exploration biologique des facteurs antipernicieux intéresse aussi les autres lignées et nous la verrons plus loin .
Fbis - BIOSYNTHESE DE L’HEMOGLOBINE (Hb)
Constituant esentiel des hématies , l’hémoglobine est synthétisée dans les érythroblastes , et même déjà dans les CFU-E , qui possèdent l’équipement métabolique nécessaire et reçoivent les matériaux indispensables , fer et acides aminés en particulier ; elle permet de les reconnaître en cytologie de routine quand elle apparaît nettement au stade pro-érythroblastique .
La connaissance des processus de cette biosynthèse est essentielle pour comprendre le mécanisme des hémoglobinopathies congénitales et des porphyries congénitales .
Chromoprotéine porphyrinique de 68 000 daltons environ , l’Hb est formée en première approximation grossière de deux constituants :
l’hème , structure prosthétique , centrée sur un atome de fer ferreux , la " globine " dont la structure génétiquement contrôlée permet de définir , même à l’état normal , plusieurs types d’hémoglobines .
1 - Vue d’ensemble de la biosynthèse de l’hémoglobine :
s’unissent : un hème se logeant dans la " niche de l’hème " de chaque polypeptide, puis , les subunités hème-polypeptide se tétramérisent (structure quaternaire) et les molécules s’organisent au sein des érythroblastes (structure supra-quaternaire); tout celà sous le contrôle de gènes structuraux et peut-être régulateurs .
2 - Biosynthèse de l’hème (hémosynthèse)
L’érythroblaste doit élaborer un anneau porphyrinique tétrapyrrolique , puis , y insérer du fer , sous le contrôle de facteurs génétiques qui sont parfois en défaut (porphyries congénitales).
a. Formation de l’anneau porphyrinique à partir de l’acide succinique , issu du cycle de Krebs , et du glycocolle , le plus simple des acides aminés .
- Lors de la première phase intra-mitochondriale , acide succinique et glycocolle , en présence d’ATP , co-enzyme A , ALA-synthétase et phosphate de pyridoxal , forment l’acide delta-amino-lévulinique (delta ALA).
- Hors les mitochondries , 2 molécules de delta ALA conduisent au porphobilinogène (PBG) monopyrrolique ; (le plomb a un rôle inhibiteur d’où l’élévation du delta ALA dans le saturnisme); puis , 4 molécules de PBG s’unissent à leur tour , en présence de PBG-désaminase et d’une isomérase , pour donner l’uro-porphyrinogène III , tétrapyrrolique et asymétrique , qui est soumis ensuite à une décarboxylase pour donner le copro-porphyrinogène III
- qui regagne la mitochondrie , pour devenir du proto-porphyrinogène III par décarboxylation partielle .
Une oxydation conduit à la proto-porphyrine III , comportant tout une série de doubles liaisons conjuguées qui assurent la coplanarité des quatre noyaux pyrrole , indispensable lors de l’insertion de l’hème dans la " niche de l’hème " de la globine , et prête à recevoir le fer .
b. L’insertion du fer a lieu dans la mitochondrie ; elle nécessite du fer bivalent Fe++, donc réduit grâce à l’acide ascorbique .
Elle est possible en présence de ferro-chélatase , ou hème-synthétase , elle aussi inhibée par le plomb (d’où l’élévation de la proto-porphyrine dans les globules rouges des saturniens) et peut-être par l’hème . Toute carence d’apport en fer à l’érythroblaste est source d’hypochromie , car le fer est un facteur limitant . Les carences d’utilisation du fer , mal expliquées , sont responsables d’anémies sidéroblastiques , volontiers hypochromes elles aussi .
c. Régulation de l’hémo-synthèse
- L’existence de porphyries congénitales est la preuve d’un contrôle génétique : 6 sont connues et 4 expliquées par un déficit enzymatique précis .
Elles n’ont pas droit au qualificatif d’ " hémoglobino-pathies " réservé par l’usage aux troubles de la biosynthèse de la globine .
- Il semble que l’hème libre inhibe l’ALA-synthétase qui serait le seul facteur limitant de l’hémo-synthèse .
3 - Globino-synthèse
a. Cadre
- Dans la cellule rouge jeune , l’érythroblaste , la basophilie s’accroît par charge en ARN avant synthèse protéique puis , l’éosinophilie ou acidophilie s’accroît parallèlement à la charge en hémoglobine , très précoce dans la lignée (CFU-E), persistant dans le réticulocyte , ce qui facilite les études " in vitro " des synthèses de chaînes .
- Tout celà dure 48 heures .
- La coordination de l’hémoglobino-synthèse et des mitoses de l’érythroblaste jeune règle la cinétique de l’érythropoïèse car un certain taux d’hémoglobine intracellulaire bloque les mitoses .
- L’hémoglobine formée restera dans la cellule rouge jusqu’à la mort de celle-ci .
b. Structure générale de l’hémoglobine : chaque molécule est un tétramère asymétrique avec , en première approximation , quatre chaînes encapsulant un hème , semblables deux à deux parfaitement , mais chaque paire appartient à l’une des deux grandes familles que l’on verra gouvernées par des chromosomes différents :
les chaînes à 141 résidus d’acides aminés : de type alpha , présent dans la plupart des hémoglobines normales , de type dzêta , particulier à l’embryon , mal connu ;
les chaînes à 146 résidus d’acides aminés : de type bêta , gamma , delta , chez l’adulte , de type epsilon , particulier à l’embryon , mal connu ; la séquence d’acides aminés des chaînes alpha , bêta , gamma , delta est connue ; en réalité , il existe deux varietés de chaînes gamma : A-gamma et G-gamma .
c. Les hémoglobines humaines normales varient suivant le stade du développement :
les mégaloblastes des ilôts de Wolf et Pander de l’embryon produisent des hémoglobines particulières ; les érythroblastes hépatiques du foetus produisent de l’hémoglobine foetale F à 2 chaînes alpha et 2 chaînes gamma (A ou G) et adulte A à 2 chaînes alpha et 2 chaînes bêta ; les érythroblastes de la moelle osseuse de l’adulte produisent de l’hémoglobine adulte A à 2 chaînes alpha et 2 chaînes bêta (95 %) A2 à 2 chaînes alpha et 2 chaînes delta (1,5 à 3 %) foetale F à 2 chaînes alpha et 2 chaînes gamma (A ou G) (0,4 %).
Le foetus possède 90 % d’hémoglobine F et encore 75 à 80 % à la naissance dans le sang du cordon (recueil facile), hémoglobine F qui décroît la première année de vie aérienne ; de l’hémoglobine A qui croît parallèlement à la masse érythropoïétique gardant un pourcentage constant durant la vie foetale .
Le " switch " HbF ® HbA survient entre les 32è et 36è semaines de la grossesse : le pourcentage de HbF baisse , celui de HbA croît (Hb A2 apparaît après la naissance); il est lié à la maturité du foetus et non au processus de naissance , le rapport G-gamma / A-gamma s’inverse pour HbF ; il persiste un clone de 6 à 7 % de globules rouges à HbF ; la maîtrise de ce " switch " serait la solution au problème des hémoglobino-pathies congénitales : thalassémies ou drépanocytoses graves , en le bloquant ou en l’inversant !
d. Gènes et chromosomes
- Localisation chromosomique des gènes de l’hémoglobine
Les données de l’étude des hémoglobines anormales : Lepore et anti-Lepore ou Kenya et anti-Kenya pour ne citer que deux exemples sur plus de 500 connus la méthode des hybrides somatiques , celle de l’hybridation de l’ADN des hybrides et de l’ADNc obtenu à partir d’un ARNm et d’une transcryptase reverse , ont permis de savoir que le chromosome 16 porte deux gènes codant la synthèse des chaînes alpha et aussi le gène de dzêta , sur son bras court ; le chromosome 11 porte dans l’ordre G-gamma , A-gamma , delta et bêta (et aussi epsilon), sur son bras court également ; la zone entre gamma et bêta contrôlant le " switch " est connue aussi .
- L’étude des gènes par diverses manipulations génétiques , a permis de penser que les gènes bêta et delta sont uniques , alors qu’il y a deux gènes alpha à produit identique , le second 2,5 fois plus actif .
- La chromatine comporte aussi : des histones actives sur les mitoses et les gènes , des protéines non-histones jouant aussi un rôle régulateur de gène , car ces protéines rentrent avec les ADN dans des subunités de la chromatine appelées " nucléosomes " qui seraient des structures d’activation des gènes ADN .
e. Les ARN messagers (ARNm) de l’hémoglobine
- ont été isolés des réticulocytes faciles à obtenir dans le sang ; leur poids moléculaire est connu : 202 000 pour un ARNm de chaîne alpha , 227 000 pour un ARNm de chaîne bêta ;
- leur structure est complexe avec notamment :
f. Biosynthèse des chaînes polypeptidiques
Elle est bien classique et a même servi de modèle en biologie générale ; nous renvoyons au cours de Biochimie en rappelant les grandes étapes :
g. Coordination de la synthèse des chaînes alpha et bêta :
chaînes alpha et bêta (plus exactement , non alpha) sont synthétisées en quantité égale ; on admet que la chaîne alpha est libérée de son polysome , puis , se combine à une chaîne bêta encore liée à un polysome et l’en détache formant un dimère alpha-bêta , les polysomes à mARN alpha et bêta pouvant commencer de nouvelles synthèses polypeptidiques .
h. Les hémoglobinopathies congénitales correspondent à des troubles de la globinosynthèse et de sa régulation :
hémoglobinoses , hémoglobinopathies qualitatives , liées à des variants structuraux (hémoglobine S ou C par exemple) ,
syndromes thalassémiques , hémoglobinopathies quantitatives , avec taux de synthèse d’une ou plusieurs chaînes (qui donne son nom - alpha ou bêta - à la thalassémie) abaissé , d’où hypochromie , persistance héréditaire de l’hémoglobine foetale .
4 - L’union hème - globine commence à être mieux connue sur le plan structural .
a. Elle était conçue de façon simple :
2 des 6 valences du fer ferreux , perpendiculaires au plan de l’hème , vont se fixer aux parois latérales de la poche de l’hème , sur deux résidus histidines situés en F8 et E7 ; le fer devant rester ferreux tant à l’état oxydé qu’à l’état non oxydé de la molécule hémoglobinique .
b. En réalité ,
plus de 50 atomes de l’hème entrent en contact avec une trentaine d’atomes de 16 résidus d’acides aminés qui diffèrent de plus suivant la nature des chaînes et l’état d’oxydation de l’hémoglobine !
c. Cette zone de fixation est fragile et peut être altérée par des anomalies de l’hémoglobine : hémoglobines M ou hémoglobines instables , ou des troubles enzymatiques du globule rouge .
d. Mais on ne sait quand cette liaison a lieu : elle n’a pas lieu tant que les chaînes polypeptidiques sont encore associées aux polysomes et l’on pense qu’elle est la suivante: 2 alpha + 2 bêta ® 2 alpha - bêta ® alpha 2 - bêta 2 tandis que l’hème pourrait se fixer à n’importe quel stade , ou seulement au tétramère .
5 - C’est à dire que l’on ignore à peu près tout des processus de tétramérisation .
6 - L’organisation entre elles des molécules d’hémoglobine se fait par un mécanisme tout à fait inconnu , comme l’établissement des liens avec la membrane érythrocytaire ; c’est la réalisation de la structure supra-quaternaire .
7 - Régulation de l’hémoglobinosynthèse
Elle est fort mal connue .
Fer et hème stimulent la synthèse de l’hémoglobine .On pense que l’hème arrête la formation d’une protéine inhibant la biosynthèse de l’hémoglobine , cette protéine serait une protéine-kinase .
8 - Au total , 5 à 6 grammes d’hémoglobine sont élaborés chaque jour chez l’adulte (cf masse sanguine et survie des globules rouges de 120 jours) , ce qui représente:
14 % des synthèses protéiques de l’organisme ,
90% des synthèses protéiques du réticulocyte .
La synthèse de l’hémoglobine a un caractère préférentiel :
elle persiste en cas de carence protéique même majeure (cfdéportés survivants) mais est limitée par les carences martiales (hypochromie) . Il y a une action du degré d’oxygénation tissulaire par un mécanisme de " feed back " : la synthèse s’accroît en cas d’hypoxie d’altitude (stages sportifs d’altitude) ou pathologique , le lien étant assuré par l’érythropoïétine .
Les androgènes accroissent aussi cette biosynthèse :
les anémies aplastiques leur sont parfois sensibles (30 % des cas environ), mais ne le sont jamais aux corticoïdes .
G - LA GRANULOPOIESE ET LA MONOCYTOPOIESE
Polynucléaires neutrophiles et monocytes sont des cellules très proches (cf CFU-GM et action de GM-CSF) alors que les polynucléaires éosino- et baso-philes sont des " cousins plus éloignés ". La terminologie habituelle , liée à l’aspect morphologique , d’ailleurs artefactuel , du noyau des cellules , est donc trompeuse .
1 - L’aspect cytologique , ou morphologique , évolutif
a. est dominé par l’élaboration dans le cytoplasme des cellules granuleuses en voie de différenciation des granulations , en général des lysosomes , d’affinités tinctoriales diverses , qui auront un rôle essentiel dans la fonction des cellules granulo-mono-cytaires après la phagocytose et donnent leur spécificité aux quatre lignées .
b. Les cellules différenciées de la granulo-mono-cyto-poïèse (au myélogramme)
car elles sont reconnaissables au microscope , comme leurs homologues rouges , les érythroblastes , si l’on excepte le cas des cellules monocytoïdes , passent par quatre stades :
avant d’arriver à la cellule mûre , le polynucléaire , dont le noyau qui lui a valu son nom impropre auquel il vaut mieux substituer celui de " granulocyte " est en fait unique , mais plus ou moins polylobé , selon les lignées et la maturation (encore ceci n’est-il qu’un artefact commode pour le repérer en routine).
c. Dans la lignée neutrophile , la plus abondament représentée de toutes les lignées myéloïdes ,
- le myéloblaste est une cellule de 20 µ , peu représentée sur le frottis (1%), à fort rapport nucléo-cytoplasmique , avec un cytoplasme basophile parsemé de granulations azurophiles dites " de première génération " , ou primaires , riches en peroxydases , aryl-sulfatases et phosphatases acides (utiles en cytochimie des leucémies aiguës).
- Le promyélocyte , moins rare , cesse la production de nouvelles granulations primaires , mais commence à produire des granulations " de seconde génération " , ou spécifiques , ici neutrophiles .
- Le myélocyte neutrophile , très abondant (30 % des cellules granuleuses neutrophiles), a un noyau plus petit , central , et un cytoplasme acidophile
- Le métamyélocyte neutrophile , assez abondant , a un noyau réniforme , périphérique , et ses granulations spécifiques s’enrichissent en phosphatase alcaline leucocytaire (PAL) .
- Le polynucléaire neutrophile va poursuivre son évolution en segmentant son noyau et les PN forment 20 à 30 % des cellules de la moelle osseuse dans le pool de stockage , très particulier à cette lignée ; ce sera la seule cellule granuleuse neutrophile du sang normal .
d. La lignée granuleuse éosinophile aura des granulations affines pour l’éosine ; elle représente à peu près 5 % des cellules myéloïdes ; les mêmes stades que pour les neutrophiles sont décrits en coloration panoptique et la microscopie électronique met en évidence un cristal dans les granulations à partir du stade myélocytaire .
e. La lignée granuleuse basophile n’a pas d’autres caractéristiques que la teinte des granulations qui ne sont pas des lysosomes mais contiennent de l’histamine et de l’héparine notament .
Ces éléments ne sont peut-être pas différents des mastocytes du tissu conjonctif .
f. La lignée monocytoïde est peu abondante (2 à 3 % des cellules myéloïdes) car l’évolution est rapide :
20 à 30 heures chez l’homme à travers trois mitoses successives seulement , ne permettant pas une maturation enzymatique bien importante , et car il n’existe pas de stockage médullaire .
Monoblastes et promonocytes ne sont identifiés formellement que par la cytochimie .
2 -La cinétique de la granulopoïèse n’est bien connue que pour la neutropoïèse , étudiée difficilement grâce à la thymidine tritiée in vitro , chez l’animal ou chez l’homme à pronostic fatal à brève échéance , et conçue comme un processus linéaire unidirectionnel .
- Le pool de multiplication avec maturation regroupe les cellules capables de se diviser , c’est à dire jusqu’au myélocyte inclus ; il y a 5 ou 6 divisions dont 3 au stade myélocytaire , d’où l’abondance de ces cellules sur le myélogramme . Cette phase couvre 150 heures .
- Le pool de maturation exclusive regroupe métamyélocytes et granulocytes jeunes ; cette phase dure 200 heures mais peut être réduite à 48 heures en cas d’infection aiguë .
- Le pool de stockage de polynucléaires mûrs , très particulier à la lignée neutrophile , correspond à 15 - 20 fois la masse des PN sanguins . soit 4 à 8 jours de réserve en temps ordinaire .
3 -La masse des cellules granuleuses neutrophiles dans la moelle est très importante :
60 à 70 % des cellules myéloïdes chez l’adulte au myélogramme , les myélocytes représentant 30 % environ de ces cellules granuleuses et les polynucléaires du pool de stockage 20 à 30 % des cellules de la moelle .
4 -Débit de la granulopoïèse
a. On ne connaît bien que celui de la granulopoïèse (1,6.109 / kilo / jour):
renouvellement de ¼ à 1/10 de l’ensemble des PN de l’organisme , accélération de la diabase par les endotoxines bactériennes , les corticoïdes (test clinique en cas de pseudoneutropénie ou cytaphérèse) .
b. Pour les monocytes , il en arrive 12,5.106 / kilo de poids corporel / jour .
5 -Etude pratique de la granulopoïèse
On ne possède hélas pas d’équivalent des réticulocytes , ni de marqueur comme le fer dans l’hémoglobine (radiofer , coloration de Perls) et l’on doit se contenter des études morphologiques de la moelle .
a. L’examen du myélogramme de routine (coloration au MGG ou au Whrigt)
- donne accès facilement au pourcentage des éléments granuleux médullaires :
50 à 75 % globalement chez l’adulte , dont 5 % de cellules éosinophiles , 1 à 2 % de cellules basophiles , 2 à 3 % de cellules monocytoïdes ;
-mais il faut tenir compte de la richesse et de l’hétérogénéité du frottis et utiliser le rapport érythroblastes / granuleux (compris entre 1/3 et 1/5 normalement).
- La maturation est là encore indiquée par un commentaire , facile à apprécier surtout pour la neutropoïèse .
- En pathologie , on rencontre :
. des anomalies quanti-tatives :
. des anomalies quali-tatives :
b.La biopsie de moelle complète le myélogramme comme pour l’étude de la lignée rouge ; elle est préférable à lui dans la leucémie myéloïde chronique et autres syndromes myéloprolifératifs car seule elle apprécie la présence et le degré d’une fibrose médullaire .
La lignée mégacaryocytaire formée des mégacaryoblastes et mégacaryocytes , à l’origine des plaquettes sanguines , représente moins de 1 % des cellules de la moelle , normalement , mais les mégacaryocytes sont aisés à repérer par leur taille gigantesque .
1 - L’aspect morphologique
a. en microscopie optique , amène à distinguer 4 stades :
b. la microscopie électronique précise l’existence de diverses organelles actifs mais surtout de granulations cernées par des membranes de démarcation (invagination de la membrane ?) limitant les futures plaquettes .
2 - L’étude antigénique a mis en évidence des marqueurs de membrane plaquettaire dont certains sont spécifiques de la lignée mégacaryocytoplaquettaire comme Gp IIb-IIIa .
3 - Cinétique de la mégacaryocytopoïèse visible et de la plaquettogénèse
- Les mégacaryoblastes sont capables de
. mitoses classiques tout d’abord , conduisant à des cellules ayant 2n chromosomes , c’est le pool de multiplication vraie de la lignée visible ;
. puis , d’endomitoses , divisions nucléaires sans division du cytoplasme , conduisant à des cellules polyploïdes à 4n , 8n , 16n , parfois 32n , voire 64n ; de la quantité d’ADN dépendrait la taille finale du cytoplasme , donc le nombre de plaquettes produites ; c’est le pool de multiplication nucléaire , mais de maturation cellulaire
- Les mégacaryocytes correspondent à des stades de maturation cellulaire exclusive.
cette mégacaryocytopoièse , étudiée grâce à la 75 sélénométhionine , dure chez l’homme 8 jours environ .
- La plaquettogénèse suppose le clivage préalable du cytoplasme mégacaryocytaire en logettes limitées par des septum en continuité avec la membrane cellulaire , autour de chaque amas de granulations qui deviendra une plaquette , chaque mégacaryocyte pouvant produire 2 000 à 4 000 plaquettes . Dès le stade 2n , un mégacaryocyte peut devenir plaquettogène .
In vivo , des prolongements cytoplasmiques traverseraient la paroi des sinus de la moelle dans le sang desquels partiraient les plaquettes vers la circulation générale , tandis que les macrophages phagocyteraient les noyaux . A signaler la possibilité de passage dans le sang de mégacaryocytes , voire mégacaryoblastes (mitoses polyploïdes au caryotype) ou à l’inverse , de plaquettes de grande taille , peu fonctionnelles , véritables fragments de mégacaryocytes , surtout en cas d’hyperactivité poïétique .
4 - Régulation de la mégacaryocytopoïèse et facteurs de croissance
La régulation de la mégacaryocytopoïèse , maintenant un taux de plaquettes à peu près stable (150 000 à 400 000 / µl) se fait essentiellement à deux niveaux .
a. Au niveau du compartiment de prolifération (ou de multiplication), des cellules souches au mégacaryoblaste inclus , sous l’action de Mk-CSF surtout , mais aussi GM-CSF et IL-3 .
b. Au niveau du compartiment de maturation , du mégacaryoblaste à la formation des plaquettes , sous l’action de la thrombopoïétine (ou Mpl-ligand) surtout , mais aussi de l’IL-3 au début .
c. Il existerait de plus une régulation négative par le biais de lymphokines ou monokines comme les interférons alpha et gamma ou le TNF et davantage par un processus autocrine .
d. Faut-il encore retenir le rôle de frein de la rate ?
En tout cas existent des thrombopénies par " hypersplénisme " et des hyperplaquettoses post-splénectomie .
5 - Etude pratique de la mégacaryocytopoïèse
Là encore , on doit se contenter des données de la morphologie en attendant l’arrivée en routine - prochaine - de la mesure du taux des plaquettes réticulées (équivalent des réticulocytes pour les globules rouges).
a. L’examen du myélogramme de routine (coloration au MGG ou au Whrigt)
- ne permet même pas d’aboutir à un pourcentage car les mégacaryocytes représentent en principe moins de 1 % des cellules médullaires et l’on se contente de dire " taux normal " ou " abaissé " ou " élevé ".... avec des adverbes ! En indiquant aussi la qualité de la maturation par un commentaire .
- En pathologie , on rencontre des anomalies
. quanti-tatives :
hypo ou a-mégacaryocytoses (avec thrombopénie) congénitales , très rares , ou acquises (leucémies)
hypermégacaryocytoses syndromes inflammatoires , cancers , post-spénectomie ou réactionnelles à une thrombopénie dite " périphérique ";
. quali-tatives dans les dysmyélopoïèses ou carences en antipernicieux , voire dans les leucémies à mégacaryoblastes .
b. La biopsie médullaire , là encore , complète l’étude du myélogramme et elle est plus précise compte tenu de la rareté des éléments mégacaryo-cytaires et de sa capacité à apprécier la fibrose médullaire .
I - PHENOMENES GENERAUX CONCERNANT LA MYELOPOIESE
1 - Evolution au cours de la vie
a. A la naissance , on l’a vu l’hématopoïèse est quasi exclusivement médullaire et se fait dans tous les os y compris crâne et phalanges .
La moelle est presque exclusivement hématopoïétique avec très peu de cellules graisseuses .
b. Durant la croissance , on assiste :
- à une régression centripète de l’hématopoïèse qui , chez l’adulte , se limite :
- à une modification de la proportion des cellules graisseuses et hématopoïétiques qui se partagent normalement la moelle chez l’adulte à 50 - 50 environ .
c. Chez le sujet âgé , la richesse médullaire décroît progressivement surtout après 70 ans , sans entraîner de diminution physiologique des cellules circulantes ; la traduction est essentiellement fonctionnelle :
2 - Nécessité des facteurs " antipernicieux " , vitamine B 12 et folates
Comme tous les tissus à mitoses nombreuses (tissus labiles), épiderme , muqueuses diverses (glossite de Hunter), le tissu hématopoïétique - et surtout myélopoïétique - est sensible à l’action de la vitamine B 12 et des folates .
a. Carence en antipernicieux et lignées hématopoïétiques
- Les anomalies de la lignée rouge sont les plus spectaculaires :
mégaloblastose (gigantisme cellulaire), chromatine d’aspect perlé et chromosomes extranucléaires , mais synthèse normale d’hémoglobine avec CCHM normale des mégalocytes sanguins , taux bas de réticulocytes par hémolyse précoce intramédullaire .
- Les anomalies des lignées granuleuses sont pourtant plus sensibles à des carences frustes :
gigantisme surtout des myélo- et métamyélocytes , aspect polylobé des polynucléaires neutrophiles .
- Anomalies de la lignée mégacaryocytaire : aspect polylobé et gigantisme là encore .
N.B. : L’ " anémie " de Biermer est d’ailleurs une pancytopénie !
- Interprétation : il ya une atteinte de la phase S du cycle cellulaire .
b. " La " vitamine B 12 (on parle maintenant " des " cobalamines)
- Structure chimique
. Les diverses cobalamines naturelles sont des " corrinoïdes " avec :
. Ces diverses cobalamines sont :
- Leur dosage peut être microbiologique , mais il est sensible à la présence d’antibiotiques dans le plasma du malade , ou radio-isotopique , mais il est clair qu’un traitement à base de B 12 , même antérieur de plusieurs semaines , peut fausser les résultats !
- Etat naturel et apport de la vitamine B 12
. sa biosynthèse n’est posssible que chez les micro-organismes : de l’eau et du sol , du tube digestif des animaux (ruminants surtout) , mais très peu de l’homme ;
Streptomyces griseus et d’autres germes synthétisent des antibiotiques et de la vitamine B12 , d’où les excédents de l’industrie pharmaceutique à écouler coûte que coûte .... à la Sécurité Sociale !
. L’apport se fait par les seuls tissus animaux : foie , oeufs , viande , crustacés , soit 3 à 5 µg par jour chez l’adulte en Europe , pour des besoins inférieurs à 2 µg et les carences d’apport n’existent pas .
- Absorption de la vitamine B 12 :
. Deux mécanismes existent :
l’un passif , dans le jéjunum et l’iléon , correspond à 1 ou 2 % de la B 12 ingérée et explique la relative efficacité de la B 12 orale à grosse dose (qui revient à la mode);
l’autre actif , dans l’iléon , fait que 50 % de la B 12 ingérée passe , mais il nécessite l’intervention du facteur intrinsèque gastrique .
. Cette absorption porte sur la B 12 de l’alimentation , libérée de ses liaisons peptidiques par la cuisson , le bas pH gastrique , les enzymes digestives .
. Liens entre B 12 et facteur intrinsèque
Celui-ci , normalement présent dans le suc gastrique , se lie molécule à molécule à la B 12 par le pseudo-nucléotide , avec un rôle important du pancréas à ce niveau , et protège la B 12 dans le tube digestif de la dégradation enzymatique et de son utilisation par les bactéries , mais pas par le bothriocéphale , car les liaisons peptidiques de la vitamine sont enfouies dans la cavité du facteur intrinsèque .
. Le facteur intrinsèque est une glycoprotéine sécrétée par les cellules pariétales du fundus gastrique , mais non par la région pylorique , sous la stimulation de l’histamine , la métacholine , la gastrine , puis , il semble à son tour stimuler la sécrétion de pepsine et acide chlorhydrique .
Antigénique , il peut faire apparaître des anticorps : hétéro-anticorps ou auto-anticorps , bloquants ou couplants , rencontrés chez les biermériens .
. Absorption iléale de la vitamine B 12 : il y a fixation du complexe B 12 - facteur intrinsèque sur des récepteurs de la muqueuse iléale , absents dans le syndrome congénital d’Imerslund , puis , entrée de la B 12 dans les cellules de la muqueuse avec transformation en co-enzyme B 12 , enfin, passage dans le sang portal après 3 - 4 heures .
Cette absorption s’explore en utilisant de la B12 marquée sur le cobalt (test de Schilling surtout).
- Vitamine B 12 dans l’organisme
. Dans le plasma , elle est fixée aux transcobalamines I , II , III , la forme II étant la véritable forme de transport (son déficit congénital entraîne une anémie néo-natale très grave); le taux de B 12 est de 160 à 600 pg / ml de sérum , surtout sous forme de méthyl-cobalamine , mais la carence ne se fait sentir qu’au dessous de 100 pg .
. Les réserves , surtout sous forme de co-enzyme B 12 , représentent 3 à 4 mg dont 50 % dans le foie (apport alimentaire par le foie des animaux); leur importance explique la très longue latence avant une carence (2 à 5 ans)
. car les besoins quotidiens sont inférieurs à 2 µg , mais augmentent pendant la grossesse ou la croissance .
. L’excrétion biliaire correspond à 0,5 à 5 µg par jour , avec un cycle entéro-hépatique .
c. L’acide folique ( ou les folates , ses sels)
- Structure chimique
C’est de l’acide ptéroyl-mono-glutamique , mais les folates naturels ont 3 à 7 résidus d’acide glutamique et les co-enzymes actifs sont réduits en acides di-hydro- ou tétra-hydro-foliques (ou foliniques).
- Dosage biologique : il est analogue à celui de la B 12 .
- Etat naturel et apport
. L’apport alimentaire réside dans les légumes verts : asperges , épinards , salades , petits pois , avocats ( à feuilles d’où " folique "), les fruits : citrons , bananes , melon , fruits secs , dattes , cacahuètes , le foie , la viande , le fromage , les oeufs , le pain , la farine ou autres céréales , les champignons , la levure de bière , mais la thermosensibilité fait qu’il ne reste rien dans les aliments bouillis ; au total , on en retrouve 700 µg dans l’alimentation de l’européen moyen .
. Les besoins sont de 50 à 100 µg par jour , à multiplier par 3 à 6 durant la grossesse , la croissance , la lactation et alors , les besoins sont à peine couverts .
- Absorption
. La Bc conjugase détache les acides glutamiques excédentaires des folates non absorbables dans la muqueuse intestinale ,
. puis , l’absorption est rapide de méthyl-tétra-hydro-folates surtout , dans le haut jéjunum , sans intervention d’un équivalent du facteur intrinsèque
. Au total , elle commence quelques minutes après l’ingestion , avec un maximum après 1 ou 2 heures ; elle joue sur 80 % de l’apport physiologique .
- Les folates dans l’organisme
. Le plasma renferme 5 à 15 nanogrammes de folates par ml , sous forme de 5-méthyl-tétra-hydro-folates surtout .
. Les globules rouges en renferment 20 à 40 fois plus , mais c’est une forme de réserve , d’où l’intérêt de leur dosage en cas de traitement peu ancien (fortifiant abusivement prescrit).
. Les tissus , surtout le foie et les reins , n’ont que des réserves faibles et vite saturées , épuisables en 4 à 5 mois .
. L’excrétion est biliaire avec un cycle entéro-hépatique , urinaire également .
d. Rôle de la vitamine B 12 et des folates
B 12 et folates agissent conjointement avec la vitamine B 6 dans la synthèse de la thymine , donc des ADN (les ARN ont de l’uridine). Ils agissent comme accepteurs ou transporteurs d’unités dites monocarbonées dans des réactions connues avec plus ou moins de certitude chez l’homme .
e. Exploration biologique des facteurs antipernicieux
- Dosages sanguins de : B 12 plasmatique folates plasmatiques et globulaires .
- Tests d’absorption
. de la vitamine B 12 marquée : le test de Schilling est le plus usité :
0,5 µcurie de cyan-cobalamine marquée au 6oCo est administrée per os , puis , 2 heures plus tard , 1 000 µg de B12 froide intra-musculaire pour saturer plasma et réserves en chassant la B 12 marquée dans les urines ; on recueille les urines de 24 heures et on mesure la radio-activité : on parle de non-absorption au dessous de 5 % ; on fait toujours un second test avec en plus 60 mg de facteur intrinsèque per os (pour éliminer une autre cause de mal-absorption). les autres tests sont moins courants mesurant la radio-activité totale , plasmatique , fécale , hépatique .
. Tests d’absorption de l’acide folique
. Tests indirects : étude de l’excrétion urinaire de l’acide méthyl malonique ou du FIGLU , exploitant d’autres actions métaboliques des antipernicieux .
J - TISSU MYELOIDE ET SON EXPLORATION
A la différence du tissu lymphoïde beaucoup plus diffus , et malgré la possibilité de reviviscence splénique , voire hépatique , en pathologie , le tissu myéloïde ne se rencontre normalement que dans la moelle osseuse rouge .
1 - Macroscopie , topographie
a. La moelle osseuse
- est située dans les espaces médullaires des os , séparée du tissu osseux proprement dit par l’endoste , couche mésenchymateuse particulière , où ostéoblastes et ostéoclastes assurent le remaniement permanent du tissu osseux par leurs activités antagonistes .
- C’est un mélange de tissu hématopoïétique et de tissu graisseux
- et , selon la prépondérance de l’un ou de l’autre , on aura : de la moelle rouge , active , où domine le tissu hématopoïétique , ou de la moelle jaune , presque exclusivement adipeuse , avec de rares ilôts myéloïdes .
b. Balancement entre moelle rouge et jaune
- L’involution médullaire se traduit par une régression progressive de la moelle rouge remplacée par la moelle jaune .
A la naissance , tous les os sont remplis de moelle active , mais dès l’âge de 3 ans , la moelle des os longs (diaphysaire , puis épiphysaire) se transforme en moelle jaune .
Chez l’adulte , seule reste hématopoïétique la moelle des os courts et plats ; insistons sur l’importance de la moelle des corps vertébraux , surtout à la fin de la vie (irradiation encéphalo-méningée qui doit être limitée au rachis cervical).
- Une reprise d’activité dans certains territoires à l’occasion de processus réactionnels (hémolyse) ou prolifératifs (leucémie myloïde chronique et autres syndromes myéloprolifératifs), se manifeste par une disparition des cellules adipeuses et une expansion du tissu hématopoïétique qui serait impossible sans celà du fait de la rigidité de l’os .
La moelle rouge peut multiplier son volume par 3 et son débit par 7 (sa " plasticité " est très grande, sauf chez les sujets âgés).
- La reviviscence de la myélopoïèse foetale dans le foie ou la rate est pathologique (LMC et autres syndromes myéloprolifératifs).
c. L’ " organe " médullaire
- représente normalement 3 kg chez l’adulte , dont 1,6 de moelle rouge , c’est l’équivalent du poids du foie .
- Mais ceci est variable :
. selon le sexe : 16 à 23 g de moelle par kilo de poids total chez la femme , 21 à 28 chez l’homme ;
. selon l’âge (involution);
. selon les besoins : la plasticité de cet organe équivaut à celle du foie ou du rein .
. Il faut aussi souligner l’hétérogénéité des différents os et même des territoires dans un os donné , plus ou moins graisseux (il faut y penser quand on interprète les données du myélogramme et même de la biopsie médullaire !).
2 - Structure microscopique
a. Le tissu " réticulaire " comporte :
- un réseau de cellules réticulaires anastomosées par leurs prolongements , dérivées des monocytes et à fonction macrophagique , susceptibles de proliférer , comme les cellules hématopoïétiques , dans la myélofibrose ;
- un réseau de fibres " réticulaires " formant un grillage régulier " argentaffine " doublant le réseau cellulaire qui , très probablement , l’a sécrété .
b. Les cellules hématopoïétiques apparaissent le plus souvent mélangées au hasard .
- Parmi les cellules myéloïdes , à côté des cellules mégacaryocytaires , les cellules érythroblastiques se disposent en ilôts centrés sur une cellule macrophage , et les cellules granulo-monocytaires auraient aussi une organisation .
- Des cellules lympho-plasmocytaires peuvent se mélanger étroitement aux autres lignées ; elles sont souvent organisées en petits nodules de 0,5 mm de diamètre , sans jamais de centre clair , surtout chez l’enfant et le sujet âgé ; on admet que ces formations lymphoïdes ont une particulière importance .
- On notera la présence de cellules du tissu conjonctif , notamment les mastocytes , mais sont-ils différents des éléments basophiles ?
c. La vascularisation est très riche, son volume est le même que celui du tissu hématopoïétique (il y a autant de quais que de bassins dans un port !).
- Artères et artérioles classiques , venues du tissu osseux proprement dit , donnent un réseau capillaire qui se continue par
- les sinusoïdes , à diamètre élargi , à paroi mince , mais continue , soutenue par un réseau de fibres de réticuline et formée de cellules endothéliales aplaties aptes à la phagocytose comme les cellules réticulo-macrophagiques du parenchyme médullaire .
- Le sinus central collecte les sinusoïdes et il est lui même draîné par des veinules et des veines .
d. La diabase , c’est à dire le passage dans le sang des cellules arrivées à maturité, se déroule exclusivement au niveau des sinusoïdes ,
- de façon assez simple : réticulocytes , granulocytes neutro- , éosino- , baso-philes et monocytes sortent par diapédèse ; les mégacaryocytes émettent un pseudopode entre deux cellules endothéliales et expulsent leurs plaquettes dans le sang .
- La régulation est plus complexe : pourquoi les éléments jeunes passent-ils dans le sang en pathologie et non en physiologie ? des facteurs endocriniens semblent intervenir , en particulier les corticoïdes, le rôle des récepteurs membranaires est fortement suspecté , mais surtout , on parle d’ " hypersplénisme " dans les pancytopénies à moelle riche curables par la splénectomie .
3 - Méthodes d’étude morphologiques
Elles partent d’un tout petit fragment de moelle et ne sont que des " sondages " , donc très critiquables .
a. Le myélogramme permet seulemnt une étude cytologique sur des éléments dispersés après aspiration et étalement sur lame .
- Le prélèvement médullaire portera sur un territoire supposé actif , selon l’âge du sujet et en l’absence de radiothérapie à ce niveau , même ancienne , en fonction des habitudes de l’opérateur .
. Où peut-on le faire :
Le sternum , manubrium ou seconde pièce sternale , est très (trop ?) souvent utilisé , mais l’effet psychologique est mauvais .
La crête iliaque est abordable en épine iliaque postéro-supérieure ou même antéro-supérieure , c’est le meilleur abord , surtout chez l’enfant de plus de 3 mois . On utilise aussi les apophyses épineuses vertébrales (au dessous de L 2! cf la PL) et l’épiphyse tibiale supérieure avant l’âge de 6 mois .
. Comment procéder ?
- L’examen du frottis médullaire , coloré au MGG ou au Whrigt , peut se faire dix minutes ou dix mois plus tard , l’urgence n’est pas technique !
. L’examen au faible grossissement parcourt toute la lame en appréciant :
. L’examen au fort grossissement explore les zones riches et bien étalées repérées au faible grossissement , donne la représentation approximative de chaque lignée (avec comme normale) :
chez l’adulte :
chez l’enfant :
le contingent lymphoïde peut atteindre 20 - 25 % ou plus et l’on insiste sur l’intérêt du rapport E/G compris entre 1/3 et 1/5 ; précise la répartition des stades évolutifs dans chaque lignée , reconnaît les éléments non hématopïétiques ou les anomalies de certaines cellules un commentaire détaillé va remplacer avantageusement une formule plus ou moins exacte .
- Les indications du myélogramme seront précisées dans le cours de pathologie hématologique .
N.B. Le laboratoire peut utiliser des techniques cytochimiques ou immuno-cytologiques pouvant requérir un mode de fixation particulier .
b. Biopsie de moelle
De prélèvement à peine plus complexe pour l’opérateur , pas plus dangereux , ni douloureux , ni plus désagréable pour le malade , surtout avec le trocart de Yamshidi , elle permet une étude histologique du tissu médullaire , mais toujours limitée à un petit fragment .
c. Les cultures de cellules médullaires in vitro , en recherche , ont d’abord été utilisées en cytogénétique pour analyser le caryotype , mais on sait aussi numérer les cellules souches ou les progéniteurs , numérer les cellules en phase S , marquer les granuleux in vitro , étudier la cinétique mégacaryocytaire ; la culture bactériologique de sang médullaire est également intéressante , en routine .
4 - Méthodes d’étude isotopique in vivo
Ce sont des méthodes fonctionnelles qui envisagent l’organe médullaire dans son ensemble et dans ses aspects dynamiques : marquage des cellules rouges par le radiofer , marquage des autres lignées dans des cas particuliers , scintigraphie médullaire au technecium colloïdal (étude anatomique globale) ou au radiofer (étude de la moelle active).
5 - Greffe de moelle
On injecte par voie veineuse une grosse quantité de moelle et de sang médullaire.(plus de 100 ml) prélevé soit chez le sujet lui même auparavant (auto-greffe) soit chez un donneur (allo-greffe) avec en ce cas risque de réaction immunologique (réaction du greffon contre l’hôte).