Hématologie Fondamentale - Med 1ère Année

• Ce document porte sur l'hématologie fondamentale, destinée aux étudiants de première année de médecine, année universitaire 2024-2025.
• Pr RAGHANI Abdeljalil est le professeur en charge de ce cours.

Programme du cours

• Le cours est divisé en deux sous-modules principaux: l'hématologie cellulaire et l'hémostase et immunohématologie.

Sous-module Hématologie cellulaire

• Comprend l'étude de l'hématopoïèse, l'érythropoïèse, la granulopoïèse, et la mégacaryocytopoïèse.
• Inclut également la physiologie du globule rouge, les hémolyses physiologique et pathologique, et le métabolisme du fer et des vitamines B9 et B12.
• Se termine par le diagnostic biologique et la classification des anémies, ainsi que l'hémogramme.

Sous-module Hémostase et Immunohématologie

• Aborde l'hémostase primaire, la coagulation, la fibrinolyse, et les pathologies de l'hémostase.
• Couvre également les groupes sanguins et la transfusion sanguine.

Généralités: Définitions

• L'hématologie est l'étude de la physiologie et de la pathologie du sang.
• Le sang est un tissu fluide qui circule dans les vaisseaux sanguins.
• Il est composé de cellules baignant dans une substance liquide jaune ambrée, le plasma.

Introduction au sang

• Le volume sanguin chez un adulte est d'environ 5 litres.
• Le sang est composé de plasma( environ 55%), de globules blancs et de plaquettes(buffy coat), et de globules rouges( environ 45%).
• L'hématocrite est le rapport du volume des globules rouges sur le volume sanguin total.
• Le sérum est le plasma sans le fibrinogène et les facteurs de coagulation.

Les cellules sanguines

• Les cellules sanguines, ou éléments figurés du sang, comprennent les globules rouges ou hématies, les plaquettes ou thrombocytes et les leucocytes.
• Les globules rouges, les plaquettes et les granulocytes sont issus de la lignée myéloïde.
• Les lymphocytes sont issus de la lignée lymphoïde.
• Les granulocytes sont des polynucléaires.
• Les lymphocytes et les monocytes sont des mononucléaires.

Les Globules Rouges

• Les hématies, aussi connues comme globules rouges, sont des cellules anucléées.
• Elles donnent au sang sa couleur grâce à l'hémoglobine.
• Leur rôle principal est le transport de l'oxygène.
• Elles sont les cellules les plus nombreuses du sang et ont une durée de vie de 120 jours.

Les plaquettes

• Les plaquettes, aussi appelées thrombocytes, sont des cellules anucléées.
• Elles jouent un rôle essentiel dans la prévention et l'arrêt des hémorragies.
• Elles sont consommées lors de l'hémostase, et leur durée de vie est d'environ une semaine.

Les leucocytes

• Les leucocytes, appelés aussi globules blancs, sont des cellules nucléées spécialisées dans la défense de l'organisme.
• Ils défendent l'organisme contre les agressions de l'extérieur (bactériologiques, chimiques, immunologiques, etc).
• Les leucocytes sont séparés en polynucléaires (neutrophiles, éosinophiles, basophiles) et mononucléaires (lymphocytes et monocytes).

Passage dans le sang

• Pour la plupart des cellules, le passage dans le sang n'est qu'une étape entre la production dans la moelle osseuse et la fonction dans les tissus.

Définition de l'Hématopoïèse

• L'hématopoïèse est l'ensemble des processus physiologiques qui concourent à la production et au remplacement continu et régulier des cellules sanguines.

Schéma général des cellules sanguines

• Les érythrocytes, ou globules rouges, sont différenciés des leucocytes, aussi appelés globules blancs.
• Les leucocytes sont divisés en polynucléaires, ou granulocytes, et en lymphocytes.
• Les hématies, neutrophiles, éosinophiles, basophiles, monocytes et lymphocytes sont les types de cellules sanguines.

Production, transport et fonction des cellules sanguines

• Les cellules sanguines sont produites dans la moelle osseuse, transportées par le sang, et exercent leur fonction dans les tissus.

Fonctions des cellules sanguines

• Les globules rouges transportent l'O2.
• Les plaquettes sont impliquées dans le système de coagulation.
• Les polynucléaires neutrophiles réalisent la phagocytose bactéricide.
• Les polynucléaires éosinophiles et basophiles et les mastocytes réalisent la dégranulation.
• Les monocytes/macrophages réalisent la phagocytose.
• Les lymphocytes T assurent l'immunité cellulaire.
• Les lymphocytes B sont impliqués dans la production d'anticorps.

Les cellules sanguines

• Les cellules sanguines sont des éléments terminaux et fonctionnels de lignées cellulaires très différenciées.
• Elles ont une durée de vie courte : environ 120 jours pour les globules rouges, environ 7 jours pour les plaquettes, environ 1 jour pour les globules blancs.
• Les lymphocytes mémoires font exception à la règle.
• Elles ont peu ou pas de possibilité de division car elles n'ont pas de noyau, contrairement aux plaquettes et aux globules rouges.
• Elles sont présentes en nombre élevé grâce à une production importante: 10^13 cellules sanguines par jour, et 2 millions de GR par seconde sont produits.

Valeurs numériques et durée de vie des cellules sanguines

• Les GR sont 20x10^12.
• Les PN( polynucléaires) sont 0,5x10^12.
• Les PLQ sont 1x10^12
• Les GR durent 120 j, les PN durent 24 h et les PLQ durent 7 j.
• La production des GR est de 200x10^9/j , celle des PN est de 50x10^9/j et celle des PLQ est de 100x10^9/j.

Localisation de l'hématopoïèse

• Durant la vie intra-utérine, l'hématopoïèse se déroule d'abord dans le tissu conjonctif jusqu'au 2ème mois, puis dans le foie fœtal du 2ème au 6ème mois, et enfin dans la moelle osseuse à partir du 4ème mois.
• Après la naissance, elle se déroule exclusivement dans la moelle osseuse.
• Le tissu hématopoïétique est un tissu embryonnaire toute la vie.
• Le principal organe hématopoïétique des rongeurs est la rate.

Comparaison des localisations d'hématopoièse

• Un graphique montre que pendant la vie intra-utérine, le sac vitellin est le principal siège de l'hématopoïèse au début, puis le foie prend le relais, et enfin la moelle osseuse devient le siège principal vers la fin de la gestation. La rate joue un rôle mineur.

Compartiments de l'hématopoïèse

• Toutes les cellules sanguines sont produites à partir d'une cellule souche totipotente.
• Sous l'influence de facteurs stimulants, une cellule souche totipotente s'engage dans la différenciation d'une lignée cellulaire.
• La cellule souche pluripotentielle prolifère et se différencie en précurseurs hématopoïétiques de plus en plus engagés dans un lignage pour générer des cellules sanguines matures.

Les quatre compartiments de l'hématopoïèse

• Les cellules souches totipotentes sont caractérisées par la multipotentialité.
• Les progéniteurs sont les cellules souches engagées dans un lignage cellulaire.
• Les précurseurs se divisent et maturent.
• Les cellules matures sont fonctionnelles et passent dans le sang.

Lignages de l'hématopoièse

• Les progéniteurs T et B donnent respectivement les lymphocytes T et B.
• Les progéniteurs CFU-E donnent les érythroblastes qui forment les hématies.
• Les progéniteurs CFU-MK donnent les mégacaryocytes qui produisent les plaquettes.
• Les progéniteurs CFU-G donnent les myéloïdes neutrophiles qui produisent les granulocytes neutrophiles.
• Les progéniteurs CFU-M donnent les promonocytes qui produisent les monocytes.
• Les progéniteurs CFU-Eo donnent les my. Eosinophile qui produisent les granulocytes éosinophiles.
• Les progéniteurs CFU-B donnent les my. basophile qui produisent les basophiles.

LES CELLULES SOUCHE TOTIPOTENTES

• Cellules souches totipotentes sont localisées dans la moelle osseuse (+/- sang).
• Elles sont peu nombreuses: 0,01 - 0,05% des cellules médullaires.
• Elles ne sont pas identifiables morphologiquement et expriment le marqueur de surface CD34.
• La majorité de ces cellules sont au repos en phase G0 à l'état normal.

Mise en évidence des cellules souches totipotentes

• Un modèle murin est utilisé en irradiant des souris à une dose létale pour détruire le tissu hématopoïétique, causant l'aplasie médullaire.
• Une greffe de cellules de moelle osseuse d'une souris syngénique est effectuée.
• L'animal survit grâce à la reconstitution du tissu hématopoïétique par les cellules souches de la moelle greffée, capables de reconstituer les différentes lignées hématopoïétiques.

Propriétés essentielles des cellules souches totipotentes

• Auto-renouvellement : Les cellules souches totipotentes sont capables de se reproduire à l'identique, maintenant ainsi leur pool.
• Différenciation : En réponse à un signal exogène, la cellule se divise et se différencie de façon irréversible, perdant sa totipotence pour devenir une cellule souche engagée.
• L'hématopoïèse normale maintient un équilibre entre la production de cellules souches par auto-renouvellement et la perte par différenciation.

Totipotence des Cellules Souches Hématopoïétiques (CSH)

• Une CSH est capable de donner naissance à n'importe quelle cellule du sang après différenciation.

PROGENITEURS

• La première différenciation de la cellule souche totipotente mène à la formation de progéniteurs.
• Les progéniteurs perdent progressivement leur capacité d'auto-renouvellement au fur et à mesure qu'ils avancent dans leur différenciation.

Différenciation de la cellule souche totipotente

• La cellule souche totipotente subit une première différenciation pour former des progéniteurs, tels que le progéniteur commun lymphoïde (CFU-L) et le progéniteur commun myéloïde (CFU-GEMM).

PRECURSEURS

• Les précurseurs sont localisés dans la moelle osseuse.
• Ils ont perdu toute capacité d'auto-renouvellement et sont les premières cellules morphologiquement identifiables de chaque lignée.
• Des modifications spécifiques incluent un noyau polylobulé, un cytoplasme avec des granulations et des membranes exprimant des marqueurs de surface.

Maturation des précurseurs

• Le processus de maturation implique des modifications morphologiques successives.
• Les modifications communes incluent la taille cellulaire, le rapport nucléoplasmique, la condensation de la chromatine et la disparition des nucléoles.
• Les modifications spécifiques incluent la polylobulation du noyau (lignée granulocytaire), la perte du noyau et la synthèse d'hémoglobine (lignée érythrocytaire), ainsi que l'apparition de marqueurs membranaires spécifiques.

Schéma général de l'hématopoïèse

• L'hématopoïèse progresse de la cellule souche au progéniteur, puis au précurseur, et enfin à la cellule mature qui entre dans la circulation sanguine.
• La lignée myéloïde donne naissance aux proérythroblastes, myéloblastes, monoblastes, et mégacaryoblastes qui se différencient en hématies, polynucléaires, monocytes et plaquettes respectivement.
• La lignée lymphoïde donne naissance aux lymphoblastes qui se différencient en lymphocytes.

Hématopoïèse et les cellules sanguines

• L'ensemble de l'hématopoïèse se déroule dans la moelle osseuse.
• Seules les cellules matures et fonctionnelles passent dans le sang.
• Le sang sert uniquement de lieu de transport vers les tissus où les cellules exercent leur fonction.
• Certaines cellules, comme les monocytes, peuvent encore se différencier en macrophages résidents.
• Les lymphocytes T et B peuvent devenir des cellules effectrices ou mémoires, les lymphocytes B sécrétant des anticorps.

Régulation de l'hématopoïèse

• La régulation de l'hématopoïèse est multifactorielle.
• Elle est influencée par des facteurs de croissance, des facteurs de régulation négative et le stroma médullaire.

Stroma médullaire

• Le stroma médullaire est un tissu de soutien et de nutrition pour les cellules hématopoïétiques.
• Il est constitué de différents types de cellules baignant dans une matrice extracellulaire.

Composition du stroma cellulaire

• La matrice extracellulaire est sécrétée par les cellules du stroma et sert de réservoir de facteurs de régulation de l'hématopoïèse.
• Les cellules du stroma comprennent les cellules endothéliales (capillaires), les fibroblastes, les adipocytes, les lymphocytes T, les monocytes-macrophages, et les cellules musculaires lisses.
• Toutes ces cellules sont capables de sécréter des facteurs de croissance

Facteurs de croissance hématopoïétiques

• Les facteurs de croissance hématopoïétiques sont des glycoprotéines de la famille des cytokines stimulant l'hématopoïèse.
• Ils sont synthétisés par différents types de cellules sanguines, endothéliales et fibroblastes.
• Ils régulent la croissance et les fonctions des cellules sanguines grâce à la fixation sur des récepteurs membranaires de grande affinité.
• Ils agissent principalement de manière paracrine ou autocrine, contrairement aux hormones qui ont une action endocrine.

Types de facteurs de croissance

• Facteurs de promotion agissent sur les cellules souches totipotentes.
• Facteurs multipotents.
• Facteurs restreints.

Facteurs de croissance de promotion

• Les facteurs de croissance de promotion agissent sur les cellules souches totipotentes et augmentent le nombre de cellules souches en cycle cellulaire.
• Le SCF(stem cell factor), interleukines IL-1, IL-4, et IL-6 sont des exemples.

Facteurs de croissance multipotents

• GM-CSF( granulocyte-monocyte colony stimulating factor) est un facteur de croissance multipotent.

Les facteurs de croissance restreints

• Les facteurs de croissance restreints comprennent l'IL-7 (interleukine 7), l'EPO (érythropoïétine), la TPO (thrombopoïétine), le G-CSF (granulocyte colony stimulating factor) et le M-CSF (monocyte colony stimulating factor).

Facteurs de régulation négative

• Les facteurs de régulation négative inhibent l'hématopoïèse de façon générale ou spécifique, comme le TGF β(Transforming growth Factor β) et le TNF α(Tumor nécrosis Factor α).
• Le TGF bêta inhibe la croissance des progéniteurs précoces in vitro.
• Le TNF alpha est produit par les monocytes et les lymphocytes T.
• Les interférons sont des protéines produites par de nombreuses cellules, en particulier lorsqu'elles sont attaquées par un virus, et ont des propriétés antimitotiques et antivirales, et activent les macrophages et la phagocytose.

Explorations de l'hématopoïèse

• Cultures, Myélogramme + Biopsie, Hémogramme
• Cytométrie en flux

Explorations pour l'étude de l'hématopoïèse

• Les méthodes d'exploration de l'hématopoïèse comprennent l'hémogramme, l'étude cytologique de la moelle osseuse (myélogramme), l'étude histologique de la moelle osseuse (biopsie ostéo-médullaire), la culture des progéniteurs, le dosage des facteurs de croissance, et l'immunophénotypage, la cytogénétique et les techniques moléculaires.

1. Hémogramme

• L'hémogramme est réalisé sur un tube de sang anticoagulé avec de l'EDTA et est une analyse qualitative et quantitative des cellules sanguines.
• Il est réalisé par des systèmes automatisés.

Hémogramme normal chez l'adulte

• Le taux normal de leucocytes est de 4,0 - 10 Giga/L.
• Le taux normal d'hémoglobine pour les hommes est de 130-170 g/L et pour les femmes de 120-160 g/L.
• Le volume globulaire moyen est de 85-95 fL.
• La TGMH (teneur globulaire moyenne en hémoglobine) est de 29-34 pg.
• La CCMH (concentration corpusculaire moyenne en hémoglobine) est de 31-36 %.
• Le nombre de plaquettes est de 150-400 Giga/L.

Taux normaux d'érythrocytes et d'hématocrite

• Le nombre d'érythrocytes chez l'homme est de 4,5 à 6 T/L.
• Le nombre d'érythrocytes chez les femmes est de 4 à 5,4 T/L. Le taux d'hématocrite chez l'homme est de 40 à 54%.
• Le taux d'hématocrite chez les femmes est de 36 à 47%.

Taux normaux de leucocytes

• Granulocytes neutrophiles: 1,5 – 7 Giga/L (homme) et 1,0 – 7 Giga/L (femme).
• Lymphocytes: 1,0 – 4,0 Giga/L.
• Monocytes: 0,2 – 1,0 Giga/L.
• Granulocytes éosinophiles: < 0,5 Giga/L.
• Granulocytes basophiles: < 0,2 Giga/L.

Analyse microscopique du sang

• L'analyse microscopique du sang peut être effectuée à partir d'un frottis sanguin ou d'un leucoconcentré (buffy coat).

Examens médullaires: ponction et biopsie

• L'aspiration médullaire et la biopsie médullaire sont deux types d'examens médullaires utilisés pour étudier la moelle osseuse.

Ponction-Aspiration médullaire

• La ponction-aspiration médullaire, aussi appelée médullogramme ou myélogramme, est utilisée pour l'étude cytologique de la moelle osseuse.

MYELOGRAMME

• Le myélogramme est l'étude cytologique du frottis médullaire obtenu par ponction et aspiration de la moelle osseuse.
• Il est indiqué en cas de suspicion d'atteinte fonctionnelle de la moelle osseuse, pour le diagnostic de pathologies médullaires comme les cytopénies d'origine centrale, la leucémie aiguë (LA), et le myélome multiple (MM).
• Il permet de réaliser des prélèvements pour des investigations complémentaires comme l'immunophénotypage, le caryotype, la biologie moléculaire et la myéloculture.
• La technique nécessite de vérifier l'absence de troubles de l'hémostase, une asepsie rigoureuse, et l'utilisation d'un trocart de Mallarmé.
• Le prélèvement est effectué au niveau du sternum ou de l'épine iliaque postéro-supérieure.
• Les résultats sont interprétés conjointement à la NFS;
• Une coloration au May Grünwald-Giemsa et des procédés cytochimiques peuvent être employés pour des examens complémentaires.
• Un faible grossissement est utilisé pour apprécier la richesse médullaire relative, la présence de mégacaryocytes et la recherche d'amas de cellules cancéreuses.
• Un fort grossissement permet des analyses quantitatives et qualitatives des différentes lignées cellulaires.

Composition cellulaire de la moelle hématopoïétique adulte

• Cellules granuleuses: 60%.
• Cellules érythroïdes: 25%.
• Lymphocytes: 10%.
• Plasmocytes: 3%.
• Cellules mégacaryocytaires: 0.5%.

LA CULTURE DES PROGENITEURS HEMATOPOIETIQUES

• La culture des progéniteurs hématopoïétiques se fait dans des milieux spéciaux enrichis en facteurs de croissance, avec formation de colonies après deux semaines de culture.
• Les paramètres quantitatifs sont déterminés par le nombre de colonies (CFU-GM, BFU-E et CFU-E, CFU-MK).
• Les paramètres qualitatifs sont les suivants :
• Polyglobulie de Vaquez : pousse spontanée des progéniteurs érythroïdes
• Thrombocytémie essentielle : pousse spontanée des progéniteurs mégacaryocytaires

Examens spécialisés

• Immunophénotypage, cytogénétique et techniques moléculaires.
• Etude de l'expression des protéines de surface caractéristiques, en utilisant des lignées et des degrés différenciations différents.

Examens spécialisés : Utilité de la cytométrie en flux

• Permet de distinguer des cellules non morphologiquement reconnaissables.
• Utile pour le diagnostic des pathologies hématologiques, notamment leucémies aiguës et lymphomes.
• Elle permet d'évaluer la maladie résiduelle chez les patients en rémission complète et de quantifier les cellules souches et les progéniteurs (greffe).

Conclusion

• L'hématopoïèse est la production des cellules sanguines par des mécanismes et régulations complexes.
• Sa compréhension est indispensable pour mieux appréhender les hémopathies bénignes et malignes, ainsi que pour les applications thérapeutiques des cellules souches hématopoïétiques et de leurs facteurs de régulation.