Eléments figurés du sangHématopoïèse

I.F.S.I. Angers 2013Module Anatomie-Physiologie Pharmacologie

Laboratoire d ’Hématologie - C.H.U. ANGERS - Dr Franck GENEVIEVE

Les constituants du sang : généralités

• Le plasmaLe plasma ::

Partie liquide, 55% du volume sanguinPartie liquide, 55% du volume sanguin

• Les cellules ou élémentsLes cellules ou éléments figurés :figurés : 45% du volume sanguin 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 plasmaLe plasma : : Partie liquide, 55% du volume sanguin- eau - sels minéraux : Na, K, Cl ...- pH = 7.4 (: acidose ; : alcalose)- molécules organiques

glucides : glucoselipides : triglycérides, cholestérol, lipoprotéinesprotéines : 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 sangLes 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 biconcavediamètre : 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.

ANKYRINE

BANDE 3

SPECTRINE

BANDE 4.1

GLYCOPHORINE

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

le cytosquelette sous-membranaire

2 - Principales propriétés physiques des hématies

Durée de vie : 120 jours (4 mois)Ensuite destruction par la rate = hémolyse physiologiqueL’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

La globine : ensemble de 4 chaînes polypeptidiques, chacune constituée de 141 à 146 acides aminés, semblables deux à deux dans la molécule d’hémoglobine

Hémoglobine

3- Fonction des hématies

b - Transport de l'oxygène et du CO2

Fixation de l’oxygène sur l’hémoglobine au niveau pulmonaireL’ oxyhémoglobine assure le transport de l'oxygène des alvéoles pulmonaires vers les tissusPhénomène 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 CO2 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+

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/µlIls 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

4- Numération et indices érythrocytaires

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 sangNombre normal : 4 à 10 103/µlAugmentation = hyperleucocytoseBaisse = leucopénie

5 types de cellules repartis en trois grands groupes :1- les polynucléaires ou granulocytes

a) les polynucléaires neutrophiles b) les polynucléaires éosinophilesc) les polynucléaires basophiles

2- les lymphocytes3- les monocytes

1 - Numération2,5 à 7,5 103/µl ou G/l(50 à 85% des GB)

baisse : neutropénieaugmentation : 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

Les globules blancs ou leucocytesA. les granulocytes (ou 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 propriétésMargination : 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

Polynucléaires neutrophiles

Reptation par émission de pseudopodes au contact d ’un support, grâce aux protéines contractiles (actine, myosine) et aux microtubules constituant le microsquelette

Polynucléaire neutrophile : Propriétés / Mobilité - déplacement

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

Polynucléaires neutrophiles

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.

B. les granulocytes (ou 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)

Polynucléaires éosinophiles

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.

C. les granulocytes (ou 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)

Polynucléaires basophiles

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…)

D. Les 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

Lymphocytes

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

E . Les 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.

Monocytes

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.

3 - Principales propriétés et fonctions :

Durée de vie : 8 à 10 jours

Propriétés : – plasticité,

– adhésivité, – synthèse de diverses enzymes et

facteurs de la coagulation.

Les plaquettes ou thrombocytes

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 sanguinesL'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-GiemsaFixation, coloration du noyau et du cytoplasme, rinçage

Frottis sanguin : lectureFrottis sanguin : lecture% des différents leucocytes normauxAnalyse 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

106 /µl (ou 1012 /l)

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

CCMH g/dl

32 à 36

Leucocytes 103 /µl (ou 109 /l)

4 à 10 4 à 10 12 à 30 5 à 13

Plaquettes 103 /µl (ou 109 /l)

150 à 400

L ’hémogramme : la formule leucocytaire

Ce sont les valeurs absolues (les seules importantes en pratique clinique) qu’il faut retenir et non les pourcentages

• Age• Sexe• Ethnie• Rythme circadien• Etat physiologique

– jeûn, période post prandiale– repos ou après exercice– Grossesse

• Autres : tabagisme, altitude…

L ’hémogrammeFacteurs physiologiques de variation

Ces paramètres sont importants à prendre en compte pour interpréter correctement le résultat de l’hémogramme

L'HEMATOPOIESE

• Définition :Ensemble des processus qui conduisent à la formation des cellules du sangLes 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

Cellule souche Cellule souche hématopoïètique pluripotente

Progéniteur lymphoïde

Progéniteur myéloide

Lymphocyte B

Lymphocyte T

Monocyte

PN neutrophile

PN éosinophile

PN basophile

PlaquettesHématies

Les cellules de l’hématopoïèse

érythroblasteMégacaryocyte

Lymphoblaste

Monoblaste

Myéloblaste

L'HEMATOPOIESE

Les cellules souches primitives0,01 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 progéniteurs0,5 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 précurseursCellules 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, plaquettesNe se divisent plus et ne se différencient plus

Passent dans la circulation sanguine

L'HEMATOPOIESE

Cellules souchesCellules souches

Lignée Lignée myéloïdemyéloïde

Lignée lymphoïdeLignée lymphoïde

Lignée Lignée PlaquettairePlaquettaire

Lignée Lignée GranulocytaireGranulocytaire

Lignée Lignée MonocytaireMonocytaire

Plaquettes Plaquettes

PN neutroPN neutro

PN éosinoPN éosino

PN basoPN basoMonocytesMonocytes LymphocytesLymphocytes

Lignée Lignée ErythroblastiqueErythroblastique

HématiesHématies

CFU-GEMM

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)

Myéloblaste

Promyélocyte

Myélocyte

Métamyélocyte

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

Hémoblaste(cellule souche)

Proérythroblaste

Erythroblastebasophile

Erythroblaste polychromatophile

Réticulocyte

Hématie

Erythroblaste acidophile

L'HEMATOPOIESE

La mégacaryocytopoïèseProduction quotidienne : 150 à 400 milliards de plaquettes

Hémoblaste

Mégacaryoblaste

Plaquettes

Mégacaryocytebasophile

Mégacaryocyte thrombocytogène

L'HEMATOPOIESE

La monocytopoïèse

Production des monocytes

Hémoblaste(cellule souche) Monoblaste Promonocyte monocyte

Ganglion lymphatiqueThymus

L'HEMATOPOIESE

La lymphopoïèseProduction des lymphocytes

LymphoblastesHémoblaste Lymphocytes B naïfs

Lymphocytes T Lymphocytes B mémoire

Moelle osseuse

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%