GR Membrane et Enzymes (2) - PDF

LE GLOBULE ROUGE Pr Abibatou Sall DESBC1 2025  Introduction « GR= érythrocyte ou hématie : cellule mature formée dans la MO lors de l'érythropoïèse. «Couleur rouge-rosée au May Grunwald Giemsa (MGG), au microscope optique «Coloration due : son...

LE GLOBULE ROUGE Pr Abibatou Sall DESBC1 2025  Introduction « GR= érythrocyte ou hématie : cellule mature formée dans la MO lors de l'érythropoïèse. «Couleur rouge-rosée au May Grunwald Giemsa (MGG), au microscope optique «Coloration due : son contenu en hémoglobine «Nombre GR est extrêmement constant : 4 - 5.1012 /L chez l'adulte  Morphologie du GR au microscope optique « Sur un frottis sanguin ou médullaire correctement coloré au MGG, les GR : o Sont circulaires avec un halo clair central. o Leur membrane cytoplasmique est régulière. o Leur cytoplasme est pâle, rosé, homogène, sans noyau, sans organites cellulaires. Morphologie du GR GR: disque biconcave La membrane érythrocytaire  I. Structure ª Constitution Lipides: 40% Protéines: 52% Glucides: 8% ª Plans de conception o Interaction verticale : Stabiliser la membrane bicouche lipidique o Interaction horizontale : Soutien intégrité structurelle du GR. Interaction verticale Interaction horizontale  I. Structure 1. Les lipides ª Phospholipides 65% : en double couche avec des groupements hydrophobes se faisant face tandis que les groupements polaires hydrophiles sont rejetés vers l'extérieur. ª Cholestérol non estérifie :25% : S’intercale entre les molécules de Pl. et stabilise la membrane ª Glycolipides:10%  I. Structure 2. Protéines « Protéines intrinsèques : Enchassées dans la bicouche phospholipidique « Protéines extrinsèques o Situées sur la surface cytoplasmique de la bicouche lipidique o Constituent le squelette de la membrane. o Fixées sur les protéines intrinsèques o Responsable de l'élasticité et de la stabilité membrane.  I. Structure 2. Protéines 2.1. Protéines intrinsèques ª Bande 3 ª Glycophorines A et C ª Aquaporine  I. Structure 2.1. Protéines intrinsèques Bande 3 ª 25% des protéines totales de la membrane ª 2 domaines principaux : § Cytoplasmique : Hydrophile, interagit avec les protéines du cytosquelette (ankyrine, palladine 4-2) § Transmembranaire: transporteur d'anions  I. Structure 2.1. Protéines intrinsèques Glycophorines A et C ª Constituent 2 % des protéines membranaires GR ª 3 domaines : cytoplasmique, transmembranaire et extracellulaire glycosylée ªApporte une charge négative de la cellule ª Complexe Glycophorin C- Protéine 4.1 et Glycophorine A, semble important pour l'invasion à P. falciparum et son développement dans le GR.  I. Structure 2.1. Protéines intrinsèques Aquaporine ª Pores sélectifs pour le transport de l'eau ª Permet au GR de rester en équilibre osmotique avec le milieu extracellulaire.  I. Structure 2.1. Protéines intrinsèques Ag du système Rhésus Sont localisés dans la membrane et participe à la stabilité de celle ci  I. Structure 2.2. Protéines extrinsèques ª Spectrine ª Actine ª Protein 4-1 ª Pallidine 4-2 ª Ankyrine (encore appelée protéine d’ancrage) ª Adductine, ªTropomycine, tropomoduline  I. Structure 2.2. Protéines extrinsèques Spectrine ª Tige flexible, longueur de 100 nm. ª Responsable de forme biconcave du GR ª Deux sous-unités : Alpha et bêta, enlacées pour former des dimères. ª Association des dimères au niveau des noeuds pour former des tétramères  I. Structure 2.2. Protéines extrinsèques Spectrine ª Extrémité C term o fixation avec l’ankyrine (qui se lie queue cytoplasmique de la bande 3 ) fixation du cytosquelette à bicouche lipidique. ªExtrémité N terminale o Fixation avec la protéine 4-1 (associée avec glycophorine C ) deuxième point d'ancrage avec la bicouche lipidique. I. Structure  I. Structure 2.2. Protéines extrinsèques Actine ª Filaments courts, uniformes de 35nm de longueur ª Longueur modulée par la tropomyosine / tropomoduline. ª Queue Spectrine associée avec des filaments d'actine. ª Environ 6 “queues” de spectrine interagissent avec un filament d'actine, stabilisé par la protéine 4.1  I. Structure 2.2. Protéines extrinsèques Autres protéines extrinsèques Ø Protéine 4.1: Stabilisation des interactions actine – spectrine Ø Adducine o Stabilise également l'interaction spectrine – actine o Influencé par la calmoduline ( peut ainsi promouvoir les interactions de la spectrine -actine tel que réglementé par la concentration intracellulaire de Ca )  I. Structure 2.2. Protéines extrinsèques Ankyrine : protéine d’ancrage Interagit avec la bande 3 et la spectrine et renforce le lien entre bicouche et le cytosquelette. La protéine 4.2 renforce ce lien  II- Propriété de la ME Déformabilité ª Propriété importante de la fonction des globules rouges. ª Influencée par: § La forme biconcave de la cellule : rapport surface sur volume de la cellule § Viscosité cytoplasmique : régie par CCMH § Stabilité membranaire  II- Propriété de la ME Déformabilité ☛ Forme biconcave ª Crée une relation surface / volume avantageuse. ª Facilite la déformation tout en conservant surface constante. ª S/V modifications : entraîneront une forme plus sphérique et une surface réduite ,donc moins de capacité pour la déformabilité et diminution de la survie (hémolyse).  II- Propriété de la ME Déformabilité ☛ Viscosité cytoplasmique ª Déterminée par CCMH , et donc par la teneur en eau de la cellule (gérée par les protéines intrinsèques ) ª Si la CCMH s'élève, la viscosité augmente de manière exponentielle ª Déshydratation cellulaire : échec des processus de transport  II- Propriété de la ME Déformabilité ☛ Stabilité membrane ª Si pression sur GR : changement réversible de conformation molécules de Spectrine: certaines spiralées et prolongées, d'autres comprimées et pliées. ª Si pression extrême ou prolongée, la membrane présente une déformation permanente "plastique” ª Déformabilité peut être réduite par l'augmentation des associations entre les protéines extrinsèques ou entre PE et PI.  III- Pathologies de la ME ☛ Sphérocytose héréditaire ª Pathologie moléculaire, hétérogène ª Déficit isolé en spectrine, anomalie Bande 3, déficit combiné spectrine et ankyrine….. ª Réduction de déformabilité : piégeage dans la rate (dans les sinus spléniques de 2-3microns).  III. Pathologies de la ME ☛ Elliptocytose héréditaire ª Mutation de la spectrine++++ ª Mutation de la P 4-1 ª Déficit en Glycophorine C GR avec une forme elliptique  III. Pathologies de la ME ☛ Acanthocytose Héréditaire ª Augmentation du cholestérol libre au niveau de la membrane ª GR sont spiculés  III. Pathologies de la ME ☛ Ovalocytose Héréditaire ªTrès résistant à l'invasion par le paludisme. ª Mutation de la bande 3, resserrement de la liaison bande 3 - ankyrine, ª Incapacité de transporter des anions sulfate ª Globules rouges avec une rigidité accrue ª mutations homozygotes mortelles.  III. Pathologies de la ME ☛ Stomatocytose Bases moléculaires pas nettes: Perte totale d’une protéine « Stomatine » Augmentation Na et H2O intracelluaire Les enzymes érythrocytaires  Généralités ² Cellule anucléée ² Dépourvue d’organites cellulaires ² Incapable de synthèse enzymatique ? SURVIVRE ?  Généralités Pour survivre, le GR doit maintenir : ² Intégrité de son milieu intérieur ² Structure de sa membrane ² Son hème à l'état fonctionnel Utiliser son stock enzymatique initial !!!  Généralités ²Seule source d’énergie du GR: glucose ² Obtenu grâce aux mécanismes de la glycolyse : o glycolyse anaérobie, dégrade 90 % du glucose o Shunt des pentoses, dégrade 10 % du glucose  I- Le métabolisme érythrocytaire Buts ² La production d'ATP indispensable à l'intégrité de la membrane ² La production de NADH et de NADPH, indispensables à la fonctionnalité de l'hémoglobine et à la protections des protéines structurales ² La production de 2-3 diphosphoglycérate (2-3 DPG) qui régule l'affinité de l'hémoglobine pour l'oxygène.  Le métabolisme érythrocytaire Glycolyse anaérobie ² Limitée au cytoplasme et aboutissant au lactate (Voie de fermentation) ² Rendement énergétique de la glycolyse anaérobie est 19 fois plus faible que celui de la glycolyse aérobie. ² Fournit 2 molécules d'ATP pour 1 molécule de glucose métabolisée. ² Production de NADH : essentielle au maintien de l'hémoglobine sous forme fonctionnelle (ou réduite c’est à dire fer à l’état divalent)  Le métabolisme érythrocytaire Glycolyse anaérobie En résumé ² Production ATP ² NADH: glycolyse anaérobie (90% Glu dégradé). ² NADH coenzyme de la méthémoglobine réductase qui assure la réduction métHb en Hb: fer ferrique→fer ferreux  Le métabolisme érythrocytaire Shunt des pentoses ² Nécessite 2 enzymes principales la glucose 6 phosphate déshydrogénase (G6PD) et la 6 phospho-gluconate-déshydrogénase ² Assure 10% de catabolisme du glucose ² Produit du NADPH : co-enzyme de la glutathion réductase et de la methémoglobine réductase accessoire  Le métabolisme érythrocytaire Shunt des pentoses L'hydrogène formé est transféré sur le glutathion oxydé́ alors transformé en glutathion réduit. Le glutathion réduit protège les protéines contre l'oxydation.  Le métabolisme érythrocytaire Cycle du 2,3 DPG : shunt de Rappoport-Luebering Greffé sur la voie anaérobie Produit le 2,3-DiphosphoGlycérate (2,3-DPG), qui régule l'affinité de l'hémoglobine pour l'oxygène  Enzymopathies érythrocytaires Toutes les enzymes peuvent être déficitaires et à l’origine de pathologies ² Déficit en G6PD: enzymopathie la plus fréquente au monde Plus de 400 millions de sujets a1eints dans le monde: Afrique, Asie tropicale, zone méditerranée +++ ²Déficit en Pyruvate kinase ² G6P isomérase, hexokinase, phosphofructokinase, ² triose phosphate isomérase, aldolase ² diphosphoglycérate mutase, phosphoglycérate kinase