BASES ANATOMIQUES ET PHYSIOLOGIQUES DES COMPOSANTS DU SANG

Dr Anny Appert FloryLaboratoire d’Hématologie – CHU Nice

COMPOSANTS DU SANG

• Seul tissu liquide de l’organisme.

• Tissu conjonctif spécialisé où des cellules vivantes (éléments figurés) sont en suspension dans une matrice extracellulaire liquide inerte (plasma).

• La centrifugation permet la séparation des composants :

– Culot erythrocytaire (globules rouges)– Buffy coat (leucocytes et plaquettes)– Surnageant (plasma)

CARACTERISTIQUES PHYSIQUES ET VOLUME

• Liquide visqueux et opaque.

• Ecarlate quand riche en oxygène, rouge sombre quand pauvre en oxygène.

• Plus dense que l’eau et environ 5 fois plus visqueux (éléments figurés).

• Légèrement alcalin : pH entre 7.35 et 7.45.

• Température plus élevée que le corps : 38°C.

• Représente environ 8% de la masse corporelle.

• Volume moyen de 5 à 6 L chez l’homme et 4 à 5 L chez la femme.

FONCTIONS

• Fonctions de transport :– Apport à toutes les cellules d’oxygène (venu des poumons) et de nutriments

(venus du système digestif).– Transport des déchets du métabolisme cellulaire vers les sites d’élimination :

poumons pour le CO2 et reins pour les déchets azotés.– Transport des hormones, des glandes endocrines vers leurs organes cibles.

• Fonctions de régulation :– Maintien d’une température corporelle appropriée.– Maintien d’un pH normal dans les tissus, et rôle de réserve de bicarbonates.– Maintien d’un volume de liquide adapté dans le système circulatoire,

permettant l’irrigation de tous les territoires (NaCl et albumine).

• Fonctions de protection :– Prévention de l’hémorragie : hémostase.– Prévention de l’infection (anticorps, protéines du complément et leucocytes)

LE PLASMA

• Liquide visqueux de couleur jaunâtre composé à 90% d’eau.

• Les protéines plasmatiques :– représentent 8% du volume, – sont pour la plupart synthétisées par le foie (sauf les hormones et les gammaglobulines)– ne sont pas utilisées par les cellules à des fins énergétiques ou métaboliques– l’albumine constitue 60% des protéines plasmatiques.

• Les solutés utilisés par les cellules à des fins énergétiques ou métaboliques :– Glucose, acides gras, oxygène

• La composition du plasma varie continuellement en fonction des échanges, mais reste relativement constante chez un sujet sain (homéostasie).

COMPOSITION DU PLASMA

Composants Description et importance

Eau 90% du vol plasmatique / milieu de dissolution et dispersion / absorbe la chaleur

Protéines * 8% du vol plasmatique

* Albumine : 60 % des protéines / produite par le foie / préserve l’équilibre hydrique entre plasma et liquide interstitiel.

globulines : 36 % des protéines et protéines de transport produites par le foie (lipides, métaux, vitamines liposolubles) : anticorps libérés pendant la réaction immunitaire.

* Facteurs de coagulation : 4 % des protéines

Divers * Substances azotées non protéiques : produits du métabolisme des cellules (urée, acide urique, créatinine, sels d’ammonium)

* Nutriments : absorbés par le tube digestif et transportés dans tout l’organisme (glucides simples, acides aminés, acides gras, triglycérides, cholestérol, vitamines).

* Electrolytes : maintien de la pression osmotique et du pH / cations (Na, K, Ca, Fe, Mn) / anions (chlorure, sulfate, phosphate, bicarbonate).

* Gaz respiratoires : O2 (lié à hémoglobine des GR) et CO2 (lié à hémoglobine des GR et dissous sous forme d’ion bicarbonate).

LES ELEMENTS FIGURES

• Regroupent :– Globules rouges ou erythrocytes ou

hématies– Globules blancs ou leucocytes

(polynucléaires, lymphocytes, monocytes)– Plaquettes ou thrombocytes

• La plupart des cellules sanguines ne se divisent pas, mais sont renouvelées continuellement par division de précurseurs dans la moelle osseuse rouge = hématopoïèse.

• Cellules anucléées en forme de disques biconcaves - 7 à 8 de diamètre.• 4 à 6 x 1012 GR /L de sang• Principal support de la viscosité du sang.

• Principaux composants cytoplasmiques :Hémoglobine (Hb) : transport des gaz, 97% du contenu des GR.

Cytosquelette (spectrine) : déformabilité des GR.

• Fonction = transport des gaz– Structure de l’Hb :

• 4 groupements prosthétiques = Hème + 1 protéine = globine (2 chaînes et 2 chaînes ).

• Chaque hème contient 1 atome de fer, qui peut lier de façon réversible une molécule d ’oxygène

– Transport de l’O2 :• Chargement en O2 au niveau du poumon

= oxyhémoglobine• Libération de l’O2 au niveau des tissus

= désoxyhémoglobine– Transport du CO2 :

• Liaison à l’Hb au niveau d’un AA (lysine) au niveau des tissus = carbhémoglobine

• Libération au niveau des poumons

ERYTHROCYTES – STRUCTURE et FONCTIONS

• Les différentes étapes :– Cellule souche hématopoiétique (commune à toutes les lignées)– Proérythroblaste = précurseur– Erythroblaste basophile (synthèse des ribosomes)– Erythroblaste polychromatophile– Erythroblaste acidophile– Réticulocyte– Hématie = Globule rouge

– Durée : 3 à 7 jours

ERYTHROPOIESE

Accumulation d’Hb

Expulsion du noyau

Différenciation cellulaire

sang

Moelle osseuse

Cellule souche hématopoïétique

ProérythroblasteErythroblaste basophile

Erythroblaste acidophile

Synthèse des ribosomes

Accumulation d’Hb Expulsion du noyau

Reticulocyte Hématie

PrécurseurMaturation

Erythroblaste polychromatophile

ERYTHROPOIESE

La régulation :* But = maintien d’un nombre de GR circulant constant, pour maintenir une oxygénation suffisante, sans viscosité excessive.

* Production de 200 milliards de GR / jour.

* Régulation de type hormonal par l’érythropoïétine (EPO) : libération par les cellules rénales en cas d’hypoxie, stimulation des précurseurs, production de GR.

Les nutriments nécessaires :* Protéines, lipides, glucides* Fer* Vitamine B12 et acide folique

• En l’absence de noyau et d’organites : pas de synthèse de protéines, ni croissance, ni division.

• Vieillissement : – membrane rigide et fragile, dénaturation de l’Hb

• Durée de vie utile : 100 à 120 jours.

• En fin de vie, capture dans les petits vaisseaux (rate ++, foie et moëlle osseuse) et destruction par les macrophages.

– Récupération du fer de l’Hb (transport par la ferritine ou l’hémosidérine)– Transformation de l’Hème en bilirubine, sécrétée dans la bile (urobilinogène) et éliminée dans

les selles (stercobiline).– Dégradation de la globine en acides aminés, libérés dans la circulation.

ERYTHROCYTES – DESTINEE ET DESTRUCTION

LEUCOCYTES – STRUCTURE ET FONCTION

• Seules cellules nucléées du sang.• 4.8 à 10.8 x 109 GB / L de sang - moins de 1% du volume sanguin.

• Protection de l’organisme contre les bactéries, virus, parasites, toxines et cellules tumorales, par phagocytose et destruction.

• Capacité à sortir des vaisseaux au niveau des capillaires par diapédèse, à se déplacer par mouvements amiboïdes dans le liquide interstitiel, à rejoindre leur cible par chimiotactisme actif.

• Les différents types de globules blancs :– Polynucléaires : neutrophiles, éosinophiles, basophiles.– Lymphocytes – Monocytes

POLYNUCLEAIRES NEUTROPHILES (PNN)

• 50 à 70 % des GB.

• Pool circulant (50 % des PNN) + pool marginé (50 % des PNN, adhérant à la paroi des vaisseaux)

• Noyau polylobé.• 2 types de granulations cytoplasmiques, contenant soit des enzymes hydrolytiques

(lysozyme) soit un mélange de protéines à caractères antibiotique (défensines).

• Chimiotactisme actif pour les sites inflammatoires.

• Cibles préférentielles : les bactéries, certaines levures et les virus enveloppés.

• Destruction par phagocytose, libération des enzymes et formation de puissants germicides oxydants (H2O2, O2-, ClO-).

• La mobilisation des PNN entraîne une augmentation de leur production : leur nombre peut doubler en quelques heures.

• L’hyperleucocytose est une réponse homéostasique normale à une infection.

POLYNUCLEAIRES EOSINOPHILES (PNE)

• 2 à 4 % des GB.

• Noyau bilobé.

• Volumineuses granulations orangées = lysosomes, contenant une enzyme digestive particulière.

• Cibles : – Vers parasites (ténias, douves, oxyures,…) :

Chimiotactisme actif pour se placer au contact des vers, et libérer le contenu des granulations digestion.

– Protéines étrangères et complexes immuns circulants : phagocytose atténuation de la réaction allergique.

– Médiateurs libérés lors de la réaction allergique : inactivation atténuation de la réaction allergique.

POLYNUCLEAIRES BASOPHILES (PNB)

• 0.5 à 1 % des GB.

• Noyau lobé, en trèfle.

• Grosses granulations basophiles dans le cytoplasme, contenant de l’histamine (médiateur de la réaction inflammatoire entraînant une vasodilatation, une augmentation de la

perméabilité des capillaires, et l’attraction des autres GB au niveau du site inflammatoire).

La libération de l’histamine survient après liaison d’un AC de type IgE.

LYMPHOCYTES

• Environ 25 % des GB dans le sang, mais la plupart des lymphocytes sont dans les tissus lymphoïdes.

• Petits lymphocytes (5 à 8 ) ou grands lymphocytes (14 à 17 ).

• Fonction : réaction immunitaire.

• Plusieurs types :– Lymphocytes T : immunité cellulaire, par destruction des cellules infectées par un virus, et

des cellules tumorales. 80% des lymphocytes circulants.

– Lymphocytes B : transformation en plasmocytes et production d’anticorps (immunoglobulines) libérées dans le sang. 5 % des lymphocytes circulants.

– Lymphocytes NK (natural killer) : destruction non spécifique des cellules cancéreuses et des cellules infectées par un virus. 15 % des lymphocytes circulants.

MONOCYTES

• 3 à 8 % des GB.

• Le plus gros des leucocytes (18 ). Noyau ± irrégulier, cytoplasme abondant, poussière de granulations.

• Capacité à quitter la circulation par diapédèse macrophages.

• Fonctions :– Phagocytose

Cibles préférentielles : virus, parasites bactériens intra cellulaires, infections chroniques (tuberculose).

– Aide à l’engagement des lymphocytes dans la réaction immunitaire (présentation de l’antigène).

• Repose sur une stimulation hormonale.

• Les facteurs de croissance hématopoïétique sont issus :– Des cellules stromales médullaires (fibroblastes, cell endothéliales, macrophages) et extra

médullaires.– Des monocytes / macrophages et des lymphocytes T au niveau des foyers inflammatoires.

• 2 familles de facteurs hématopoiétiques :– Interleukines : IL-3, IL-6, IL-5– Facteurs de croissance : GM-CSF, G-CSF, M-CSF.

responsables de la division et la différenciation des précurseurs des différentes lignées.

• La moelle osseuse stocke les granuleux matures (10 à 20 fois plus que dans le sang).

• La moelle osseuse produit 50 milliards de leucocytes / jour.

PRODUCTION DES LEUCOCYTES = MYELOPOIESE

DIFFERENCIATION DES LEUCOCYTES

DUREE DE VIE DES LEUCOCYTES

PNN Quelques heures à quelques jours

PNE 8 à 12 jours

PNB Quelques heures à quelques jours

Lymphocytes Quelques heures à quelques années

Monocytes Plusieurs mois

LES PLAQUETTES STRUCTURE ET FONCTION

• Structure :– Fragments cytoplasmiques issus de cellules géantes = mégacaryocytes. – Eléments anucléés discoïdes, de 2 à 4 m de diamètre.– Le cytoplasme contient deux types de granules : denses et alpha

remplis d’un grand nombre de substances chimiques actives dans le processus de l’hémostase (sérotonine, ADP, calcium, enzymes de la coagulation, facteurs de croissance).

• Fonction :– Rôle essentiel dans l’hémostase primaire et la coagulation.– Pool circulant (2/3) et pool splénique (1/3)

• Durée de vie et devenir :– Vieillissement rapide (absence de noyau).– En l’absence d’activation de l’hémostase, circulation libre sous forme inactive

pendant 5 à 10 jours.– Destruction au niveau de la rate.

LES PLAQUETTES - MÉGACARYOPOÏÉSE

• Précurseur = mégacaryoblaste• Divisions répétées du noyau (= endomitoses), sans division cellulaire :

mégacaryocytes (cellules géante : énorme noyau plurilobé et grande masse cytoplasmique)

• Contact avec un sinusoïde de la moelle osseuse, émission de prolongements cytoplasmiques dans la circulation sanguine, et libération de fragments de cytoplasme = plaquettes.

• 1 mégacaryocyte peut former de 2000 à 5000 plaquettes.

• Formation de 100 milliards de plaquettes par jour.Cellule souche hématopoïétique Différentiation

MégacaryoblastePromégacaryocyte

Mégacaryocyte Plaquettes

REGULATION de la MÉGACARYOPOÏÉSE

* La régulation par la thrombopoïétine (TPO) permet de maintenir un taux sanguin de 150 à 400 x 109/L

* Le TPO est produit de façon constitutive au niveau du foie,

* Régulation de l’effet sur les Mégacaryocytes par fixation du TPO sur son récepteur plaquettaire :

thrombocytose diminution de la forme libre, active sur les mégacaryocytes.

thrombopénie augmentation de la forme libre active.

Cellule Description Nombre/ L de sang

Durée développement (D)

et vie (V)

Fonction

Globules rouges

Disques biconcaves anucléés – 7 à 8 de diamètre

4 à 6 x 10 12 / L D : 5 à 7 jV : 100 à 120 j

Transport O2 et CO2

Globules blancs

Cellules sphériques nucléées 4.8 à 10.8 x 10 9 / L

Polynucléaires neutrophiles (PNN)

Noyau polylobé – granulations cytoplasmiques – 10 à 12 de diamètre

3 à 7 x 10 9 / L D : 6 à 9 jV : 6 heures à qq jours

Phagocytose des bactéries

Polynucléaires éosinophiles (PNE)

Noyau bilobé - granulations cytoplasmiques rouges – 10 à 14 de diamètre

0.1 à 0.4 x 10 9 / L D : 6 à 9 jV : 8 à 12 j

Destruction des vers parasites et des complexes Ag-AC

Polynucléaires basophiles (PNB)

Noyau lobé – grosses granulations cytoplasmiques bleu violet – 8 à 10 de diamètre

0.02 à 0.05 x 10 9 / L D : 3 à 7 jV : qq heures à qq jours

Libération d’histamine et autres médiateurs chimiques de la réaction inflammatoire

Lymphocytes Noyau sphérique ± régulier – cytoplasme bleuté - 5 à 17 de diamètre

1.5 à 3 x 10 9 / L D : qq jours à qq semainesV : qq heures à qq années

Défense de l’organisme

Monocytes Noyau en haricot – cytoplasme gris bleu - 14 à 24 de diamètre

0.1 à 0.7 x 10 9 / L D : 2 à 3 jV : plusieurs mois

Phagocytose

Plaquettes Fragments cytoplasmiques discoïdes – granulations violettes - 2 à 4 de diamètre

150 à 400 x 10 9 / L D : 4 à 5 jV : 5 à 10 j

Réparation des petites plaies des vaisseaux sanguins - hémostase

LES ELEMENTS FIGURES – PRINCIPALES CARACTERISTIQUES

LA NUMERATION FORMULE SANGUINE (NFS)

• Examen de première intention pour l’étude des éléments figurés du sang.

• Réalisé sur un échantillon de sang veineux prélevé sur anticoagulant (EDTA).

• Numération des éléments figurés réalisée sur des automates = compteurs cellulaires.

• Formule leucocytaire et étude qualitative des éléments figurés , réalisée soit par un automate (compteur cellulaire), soit par étude en microscopie optique d’un frottis sanguin.

PARAMETRES de la NUMERATION

• Leucocytes (Globules blancs)

• Lignée érythrocytaire :– Hématies (Globules rouges)– Hémoglobine (Hb)– Hématocrite (Ht)– Volume Globulaire Moyen (VGM) = rapport Ht / GR– Concentration corpusculaire moyenne en hémoglobine (CCMH) = rapport Hb / Ht

• Concentration moyenne en Hb par hématie

– Teneur corpusculaire moyenne en Hb (TCMH) = rapport Hb / GR• Poids moyen d’Hb dans une hématie

– Réticulocytes = hématies jeunes

• Plaquettes

Variation en fonction de l’âge et du sexe

FORMULE LEUCOCYTAIRE

• Formule leucocytaire : répartition des différentes populations leucocytaires (% et valeurs absolues)

– Cellules normalement présentes : PNN, PNE, PNB, lymphocytes, monocytes (variations en fonction de l’âge).

– Cellules normalement absentes : métamyélocytes, myélocytes, promyélocytes, plasmocytes

– Cellules pathologiques : blastes, cellules lymphomateuses, …

• Etude morphologique des GR :– Taille et forme de GR– Présence d’organites ou de parasites intra cellulaires

• Etudes morphologique des plaquettes :– Taille, forme, contenu cytoplasmique– Présence d’amas plaquettaires

VALEURS DE REFERENCE ET SEUILS PATHOLOGIQUES

Cellules Valeurs de référence Pathologies

Leucocytes 4.8 à 10.8 x 10 9 / L Leucopénie Hyperleucocytose

PNN 3 à 7 x 10 9 / L ** Neutropénie Neutrophilie

PNE 0.1 à 0.4 x 10 9 / L Hyperéosinophilie

PNB 0.02 à 0.05 x 10 9 / L Basocytose

Lymphocytes 1.5 à 3 x 10 9 / L ** Lymphopénie Hyperlymphocytose

Monocytes 0.1 à 0.7 x 10 9 / L Monocytopénie Monocytose

Plaquettes 150 à 400 x 10 9 / L Thrombopénie Thrombocytose

** Variations en fonction de l’âge : hyperlymphocytose chez l’enfant** Variations en fonction de la race : neutropénie chez les sujets de race noire.

VALEURS DE REFERENCE ET SEUILS PATHOLOGIQUES

Paramètres Valeurs de référence Pathologies

Hématies (GR) **

F : 4 – 5.2 x 10 12 / LH : 4.5 – 5.8 x 10 12 / L

Polycythémie

Hémoglobine (Hb) **

F : 12.5 – 15.5 g / dLH : 13 – 17 g / dL

Anémie Polyglobulie

Hématocrite (Ht) **

F : 37 – 47 %H : 40 – 50 %

Polyglobulie

VGM 80 – 97 fl Microcytose Macrocytose (> 100 fl)

TCMH 27 – 32 pg Hypochromie Hyperchromie

CCMH 32 – 36 g / dL Hypochromie

Réticulocytes 20 – 100 x 10 9 / L Anémie arégénérative : < 150 x 10 9 / L

Anémie régénérative :> 150 x 10 9 / L

** Variations en fonction de l’âge.