cours 1 : l’hÉmatopoÏÈse et sa rÉgulation · Évolution de la répartition en ... ainsi lors...

UE6- Tissu sanguin Pr. Lainey Le 27 septembre 2017, 13h30-15h Ronéotypeuse : Philippine Ruellan Ronéolectrice/ronéoficheuse : Charlotte Wainstein

COURS 1 : L’HÉMATOPOÏÈSE ET SA RÉGULATION

Le 15 décembre aura lieu une séance de révision. Il y a 5 EDs organisés (obligatoires). L’examen se compose de 2 sessions de contrôles continu de 30 QCMs. Le premier examen portera sur les 3 premiers EDs et les cours magistraux tandis que le deuxième examen portera sur les 2 dernières séances d’ED et sur les cours magistraux. Sources bibliographiques : Abrégés d’hématologie de la société française d’hématologie par Masson édition 2011,Hématologie clinique et biologique par Sebahoun aux éditions Arnette 2005. Pour approfondir les séances 1 à 3, l’on peut consulter le site suivant : http://www.2bib.ch/hemato/hemato-fra.pdf.

Ronéo 1- Cours 1 UE6 Page � sur � 1 10

PLAN

I. Introduction : lien entre les cellules du sang et la moelle

a. Les cellules du sang et leurs fonctions b. Le nombre de cellules du sang c. La durée de vie d. L’hematopoïèse

II. Ontogénèse

III. Les différents compartiments médullaires

a. Les cellules souches hématopoïétiques b. Les progéniteurs c. Les précurseurs médullaires

IV. Détails lignée par lignée des différentes cellules hématopoïétiques

a. L’érythropoïèse b. Les lignées granuleuses et monocytaires c. La mégacaryopoïèse d. La lymphopoïèse

V. Régulation de l’hématopoïèse

a. Le stroma b. Le rôle du stroma dans la régulation c. Les cytokines ou facteurs de croissance

VI. Exploration de l’hématopoïèse : exemple de moelle normale et pathologique a. Le myélogramme et la biopsie ostéo-médullaire b. La moelle normale


I. Introduction : lien entre les cellules du sang et de la moelle

a. Les cellules du sang et leur fonction

. Leucocytes ou globules blancs :

-Polynucléaires :

- Neutrophiles : défense de l’organisme contre les bactéries via la phagocytose et la bactéricidie (une fois passés dans les tissus ils sont responsables de la formation du pus)

- Eosinophiles : hypersensibilité immédiate et retardée via ses récepteurs aux immunoglobulines de type E (allergie) et défense contre les parasites

- Basophiles : granulations (produisent des protéines comme l’histamine,héparine)

-Monocytes : défense de l’organisme contre les infections intracellulaires, cellule présentatrice d’antigènes (elle présente les ag aux lymphocytes B et T via ses récepteurs)

-Lymphocytes : - NK et T : immunité cellulaire - B : immunité humorale, production des immunoglobulines

. Plaquettes : rôle dans la coagulation (hémostase primaire)

. Erythrocytes : cellules les plus représentées, rôle dans l’oxygénation des tissus via le transport de l’oxygène (si on lyophilise un globule rouge, 95% de son poids sec correspond à de l’hémoglobine)

b. Nombre de cellules

Apprendre les valeurs distribuées en ED.

Monocytopénie : manque de monocytes # monocytose : augmentation du nombre de monocytes

c. Durée de vie

Leucocytes

Polynucléaires Monocytes Lymphocytes

Neutrophiles 1,7 à 7.10^9/L 0,1 à 1.10^9/L 1 à 4.10^9/L

Eosinophiles 0,05 à 0,5.10^9/L

Basophiles <0,1.10^9/L

Plaquettes 150 à 450.10^9/L Erythrocytes 4 à 6.10^12/L

Leucocytes

Polynucléaires Monocytes Lymphocytes

Neutrophiles Sang : 6-8h Tissus : <3 jours

Sang : 2 jours Hétérogène

Eosinophiles Sang : 8-12h Tissus : <10 jours

Basophiles 3-4 jours


Ce sont des cellules globalement à durée de vie courte par rapport aux autres cellules de l’organisme. Ce sont des cellules matures incapables de se renouveler par elles mêmes. Elles sont de morphologie et de fonction variables.

d.Hématopoïèse

L’hématopoïèse désigne l’ensemble des mécanismes physiologiques qui assurent la production constante et régulée des différentes cellules sanguines. Il y a 28 grammes de sang nouveau par jour, 2 millions de globules rouges produits par seconde et le tissu hématopoïétique représente 4 à 6% du poids corporel.

- Capacité de prolifération et de renouvellement - Diversification (qualitatif : différenciation) - Régulation : homéostasie Les CSH ont des morphologies,fonctions, durée de vie, répartition différentes et ne sont pas présentes en quantité identiques.

II. Ontogénèse

L’ontogénèse est l’étude de la croissance et du développement d’un individu depuis la fécondation jusqu’à l’âge adulte.

Évolution de la répartition en fonction de l’âge :

Il y a plus de moelle jaune (tissu adipeux) chez l’adulte que chez l’enfant et plus de moelle rouge (productive) chez l’enfant par rapport à l’adulte. La cellularité est de 100% à la naissance puis diminue au fur et à mesure de la vie.

Chez l’adulte : côtes,sternum, vertèbres, os pelviens et crâne (os plats) Chez l’enfant : tibia et fémur (cellularité qui diminue à partir de 10 ans)

III. Les différents compartiments médullaires

a. Les CSH

Plaquettes 8-10 jours Erythrocytes 120 jours

Lieu Quand Quoi

L’hématopoïèse primitive a lieu dans le sac vitellin en extra embryonnaire

J8 Production de CSH

Aorte gonado-mésonéphros en intra embryonnaire

J10 On observe une migration vers les organes hématopoïétiques (foie surtout,rate,thymus)

Placenta J10-12 CSH Embryonnaires

Foie J15 Hématopoïèse définitive : majoritairement dans la moelle osseuse (encore un peu dans le foie et la rate)

Moelle osseuse (os plats chez l’adulte)

M4-M5


Elles sont capables de se diviser de manière symétrique et asymétrique (donnant une cellule qui s’engage dans le cycle cellulaire et une cellule progénitrice). Elles sont capables d’autorenouvellement et sont peu nombreuses (0,01 à 0,1% de la moelle). Elles sont non reconnaissables morphologiquement et quiescentes à G0 en majorité (pour se protéger de l’oxydo réduction notamment). Il faut retenir qu’elles sont présentent surtout dans la moelle osseuse (même si ce n’est pas impossible d’en retrouver dans le sang). On distingue les LT et ST pour long term et short term (épuisement de l’hématopoïèse au bout de deux trois greffes par ex) selon qu’elles sont capables de renouveler à court terme ou long terme l’hématopoïèse.

Mise en évidence directe : expérience de greffe de moelle osseuse d’un donneur syngénique à une souris irradiée. On observe l’apparition de colonies à J8-10 nommées CFU (colony forming unit). Il y a une linéarité entre le nombre de cellules injectées et le nombre de colonies. Ces colonies sont issues d’une seule et même cellule souche car lorsque l’on injecte une anomalie chromosomique dans une CSH, on observe que l’anomalie est retrouvée dans toutes les cellules différenciées. Les CFU-S permettent l’auto renouvellement = reconstitution de l’ensemble de l’hématopoïèse et sont multipotentes.

Mise en évidence indirecte par culture in vitro :

. Test clonogénique quantitatif en milieu semi-solide : - sans stroma avec facteurs de croissance - durée <3 semaines . Culture à long terme en milieu liquide : - avec stroma sans facteurs de croissance - durée 8-10 semaines - intérêt : culture de progéniteurs plus immatures pour test clonogénique ensuite

Caractérisation phénotypique : elles n’expriment pas de marqueur de différenciation (elles sont donc Lin- ) mais les marqueurs CD34+,CD38-,CD90+ et CD117+ qui sont des marqueurs de cellules immatures. Chaque cellule du sang exprime des CD particuliers (ex: CD15 pour les granulocytes).

b. Les progéniteurs

Elles correspondent au premier stade de différenciation.Elles perdent progressivement leur multipotence pour devenir bipotent (donnant deux lignées) puis monopotent. Elles sont peu nombreuses (0,5 à 1%). Elles ne sont pas reconnaissables morphologiquement mais cependant elles possèdent des marqueurs antigéniques de surface permettant leur identification par cytométrie de flux (ex: perte du CD90,CD117).

c. Les précurseurs médullaires


Elles ont une capacité de multiplication (amplification) : 3 à 5 mitoses par cellule. Elles permettent d’obtenir des cellules matures. Elles sont reconnaissables morphologiquement mais aussi par leur ag de surface via le myélogramme ou la cytométrie de flux : - Glycophorine A pour la lignée érythroïde - CD19 pour les LB - CD3 et CD7 pour les LT - CD13 et CD33 pour la lignée granulomonocytaire...

IV Détails lignée par lignée des différentes cellules hématopoïétiques

a. Erythropoïèse

Ce sont des cellules énuclées, les érythroblastes acidophiles vont éjecter leur noyau pour donner le réticulocyte. Les macrophages vont transmettre le fer (hémoglobine composée de l’hème elle même composée de fer) aux lignées érythroblastiques via le CD71 (récepteur de la transferrine protéine permettant le transport du fer). Ces cellules ont besoin d’être en contact les unes avec les autres, les macrophages se trouvant au centre. La lignée érythroblastique représente 15 à 30% des cellules sur un myélogramme. Les précurseurs les plus immatures sont les moins nombreux. Les globules rouges ont un stock d’enzymes (permettant par exemple la production de glucose) qui une fois épuisé entraîne la mort du globule rouge. Les marqueurs spécifiques de la lignée érythroïde à connaître sont CD71 et CD235. La production de globules rouges doit être régulée pour aboutir à un équilibre. En cas d’excès de globules rouges on observe une hyperviscosité du sang.


b. Lignée granuleuse et monocytaire

La lignée granulocytaire :

En partant de CFU-GM, on obtient des PNN au bout de 10 à 14 jours. Si l’on part du myéloblaste la durée est de 7 à 10 jours. Elle est constituée de deux étapes : une phase de division jusqu’au myélocyte puis une phase de maturation. Il y a 10x plus de PNN dans la moelle que dans le sang ce qui permet la libération des PNN dans le sang. Ils ne passent dans le sang que quand leurs granulations sont matures. Les cellules les plus immatures sont les plus bleues car elles produisent le plus d’ARNm. Ce sont les plus représentées au niveau du myélogramme : 50 à 70%. Les cellules les plus matures deviennent plus petites, plus rosées et sont enrichies en granulations. Le noyau se condense. Le PNN possède 3 à 5 lobes.

La lignée monocytaire :

Ils apparaissent très vite : au bout de 2 jours. Ainsi lors d’une aplasie due à une chimiothérapie, le premier signe montrant que l’on est en rémission est la sortie des monocytes au bout de deux jours.

c. Mégacaryopoïèse


Il y a une anomalie dans la division qui fait que l’on peut aboutir à une grosse cellule pouvant aller jusqu’à 128N. Celle-ci va ensuite se subdiviser en plaquettes. Les plaquettes sont très peu nombreuses (0,02 à 0,05%). Ses marqueurs spécifiques sont CD41, CD42 et CD61.

d. Lymphopoïèse

La prof a précisé qu’elle ne rentrera pas dans les détails.

Deux sites primitifs : le thymus pour les lymphocytes T (le progéniteur commun CLP va migrer de la moelle au thymus) et la moelle pour les LB. Le précurseur commun est le CLP qui se trouve dans la moelle osseuse. Quand les cellules seront matures naïves elles vont migrer dans les organes lymphoïdes secondaires tel que la rate, les ganglions, les formations lymphoïdes des muqueuses (amygdales). C’est là que va avoir lieu la lymphopoïèse secondaire et l’expansion clonale en fonction de la stimulation antigénique. Les hématogones (précurseurs des LB) ressemblent fortement à des cellules tumorales. Ils y a gain et perte de certains marqueurs en fonction de la maturation.

V Régulation de l’hématopoïèse

On distingue les facteurs intrinsèques et extrinsèques. Les facteurs intrinsèques (propres à la CSH) sont les facteurs de transcription (via une régulation positive ou négative de l’hématopoïèse) et l’épigénétique. Les facteurs extrinsèques sont les interactions cellule/cellule entre les CSH et les micro environnements des niches médullaires : on distingue les interactions directes cellule-cellule via des molécules d’adhérence et les interactions indirectes entre les CSH et d’autres substances (facteurs de croissance,facteurs environnementaux (calcium, tension en oxygène)) et les élèments de la matrice extracellulaire.

a. Le stroma

Le rôle du micro environnement (ou stroma) a été mis en évidence par : la mutation du gène SCF qui crée des anomalies du micro environnement et par conséquent des anomalies hématologiques, l’inefficacité des greffes de MO en cas d’anomalie du stroma et l’impossibilité de la mise en place du hématopoïèse in vitro sans stroma.


b. Rôle dans la régulation de l’hématopoïèse

La niche hématopoïétique est source de facteurs de croissance, molécules inhibitrices et molécules d’adhésion. Elle est constituée du stroma, de la MEC et des CSH. C’est un tissu de soutien et de nutrition. La niche est composée de cellules mésenchymateuses (niche périvasculaire), d’ostéoblastes (niche endostéale) et de cellules endothéliales des sinusoïdes (niche vasculaire). C’est une structure anatomique et fonctionnelle.

c. Les cytokines ou facteurs de croissance

Ce sont des glycoprotéines mono ou dimériques ayant un mode autocrine ou paracrine à très faible concentration. Elles sont synthétisées dans le stroma sauf l’EPO (rein) et la TPO (thrombopoïétine par le foie). Elles peuvent être responsables d’une régulation positive et négative. Elles sont responsables de l’expression de facteurs de transcription.Les chimiokines sont des cytokines chémo-attractantes. Les facteurs de croissance (CSF) sont les cytokines qui s’occupent de l’hématopoïèse.

Il y a trois grandes catégories de cytokines : - Les facteurs de promotion (Prolifération,survie,entrée en cycle des CSH et sensibilisation aux

autres cytokines) : SCF, FLT3-L, IL-3, famille IL-6 - Les facteurs de régulation de l’hématopoïèse (multiplication,différenciation et maturation) :

multipotents (lignée déjà sensibilisée= étapes précoces) =IL-3, GM-CSF,IL-7; restreints (lignée déjà engagée=étapes tardive = G-CSF(granulocytes), M-CSF(monocytes), EPO (érythrocyte), TPO (plaquettes), IL-5 (éosinophiles), IL-7 (LB), IL-4 et 2 (LT)

Le facteur de régulation négative important à retenir est l’ostéopontine qui se lie aux CSH les empêchant ainsi de rentrer en cycle.

Certains récepteurs vont posséder une activité tyrosine kinase intrinsèque et d’autres non. Dans le cas des récepteurs dépourvus d’activité tyrosine kinase intrinsèque l’on a un recrutement de protéines qui vont permettre la phosphorylation des tyrosines suite à la liaison de la cytokine au récepteur.

VI Exploration de la moelle osseuse

a. Le myélogramme et la biopsie ostéo-médullaire (BOM)


L’exploration la plus simple est celle des cellules matures car différentiables morphologiquement. Le myélogramme se fait au niveau du sternum chez l’adulte et aux niveaux des crêtes iliaques antérieures et postérieures chez l’enfant à l’aide d’un trocart.

Comparaison myélogramme et BOM :

b. La moelle normale

Les pourcentages concernant la répartition des cellules dans la moelle ne sont pas à retenir

Ce qu’il faut retenir est la notion de pyramide de maturation : il y a plus d’élèments matures que de cellules jeunes !!! Il faut également retenir que l’on a toujours plus de granulocytes que de myélocytes. Quand la moelle prolifère elle prend la place du tissu adipeux.


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