Anomalies de l’hemoglobine dans la drepanocytose

DEFINITIONS

Du grec « drépanon » qui signifie « faucille », désignant la forme recourbée, caractéristique, que prennent les globules rouges dans certaines circonstances, la drépanocytose ou anémie falciforme est une affection génétique due à une anomalie de l’hémoglobine [33] . Elle résulte d’une mutation du sixième codon de la chaine bêta (β) de l’hémoglobine (GAG → GTG). La mutation provoque la synthèse d’une hémoglobine anormale, l’hémoglobine S, caractérisée par la substitution d’un acide glutamique par une valine. La drépanocytose se transmet selon le mode autosomique récessif. Ceci signifie qu’elle affecte les deux sexes et qu’elle ne se manifeste que lorsque l’individu a hérité du gène de ses deux parents. Le risque drépanocytaire est la possibilité qu’a un individu de porter le trait drépanocytaire ou d’être drépanocytaire. Ainsi, deux parents hétérozygotes AS par exemple présentent la probabilité de donner naissance dans 25 % des cas à un enfant drépanocytaire (SS), dans 25% des cas à un enfant à hémoglobine normale (AA) et dans 50 % des cas à un enfant hétérozygote AS.

Par ailleurs, on distingue le trait drépanocytaire de la maladie drépanocytaire. Le trait drépanocytaire correspond à la forme hétérozygote (AS). Dans ce cas, le gène muté n’est présent que sur un seul des deux (2) chromosomes. Cette forme se caractérise par la présence au sein des globules rouges d’Hb anormale S (< 50 %) et d’Hb normale A (> 50 %). Le taux d’Hb normale est toujours supérieur au taux d’HbS. Quant à la drépanocytose, elle résulte de la forme homozygote (SS) où le gène muté est présent sur les deux (2) chromosomes avec un taux d’HbS supérieur à 50%. L’Hb normale A est totalement absente dans cette forme. Il existe d’autres maladies de l’hémoglobine pouvant s’associer à la drépanocytose : l’hémoglobinose C (acide glutamique en position β6 remplacé par une lysine) ; les thalassémies (diminution ou absence de synthèse des chaînes de la globine). On parle alors d’hétérozygotes composites SC, S-β thalassémie dont la symptomatologie est proche de la drépanocytose homozygote. Ce sont des anomalies génétiques de l’Hb qui se transmettent également selon le mode autosomique récessif [21,32]. L’hémoglobinopathie homozygote SS et les hémoglobinopathies hétérozygotes composites SC, S-β thalassémie appartiennent toutes à la classe du « syndrome drépanocytaire majeur ».

HISTORIQUE

La drépanocytose semble être connue depuis très longtemps dans la médecine africaine traditionnelle sous des termes correspondant à un « rhumatisme de la saison froide ». C’est en 1910 que James HERRICK, médecin à Chicago, décrit pour la première fois chez un étudiant noir une anémie curieuse qui se distingue par la présence de globules rouges allongés et incurvés en forme de faucille [26] .Par la suite, plusieurs dates importantes ont marqué les principales étapes de la compréhension de cette affection :

-En 1917, EMMEL démontre la falciformation in vitro des globules rouges. [18]
-En 1927, HAHN et GILLEPSIE notent que la falciformation n’apparait qu’à basse pression d’oxygène. [24]
-A partir de 1940, des progrès considérables ont été faits dans l’étude de la maladie [59] :

PAULING, ITANO, SINGER, et WELLS ont mis en évidence la différence électrophorétique entre l’Hb normale A et l’HbS qui elle, porte une charge positive. NEEL et BEET ont démontré que la maladie et le trait drépanocytaire étaient respectivement représentés par les formes homozygote et hétérozygote de la même tare. CALLENDER et coll. ont démontré que la durée de vie des hématies est très raccourcie chez les drépanocytaires et normale chez les porteurs de trait.

-En 1956, INGRAM met en évidence l’anomalie biochimique : la substitution de l’acide glutamique en position 6 par la valine dans l’Hb anormale S.
-En 1972, KAN et VALENTI ont envisagé le diagnostic prénatal de la maladie.
-En 1981, CHANG et coll. ont identifié la mutation grâce à la mise en évidence du site de restriction spécifique pour l’endonucléase.

Depuis la découverte de James Herrick en 1910, des milliers de recherches ont été menées sur la thématique de la drépanocytose.

EPIDEMIOLOGIE

La drépanocytose concerne plus de cinquante (50) millions de personnes à travers le monde, ce qui en fait la maladie génétique la plus répandue [57]. Bien qu’elle soit présente dans le monde entier, on la rencontre principalement chez les sujets de race noire originaires d’Afrique subsaharienne, d’Inde, d’Arabie Saoudite et des pays méditerranéens.

Les migrations ont accru la fréquence du gène en Amérique et on le retrouve également depuis quelques décennies en Europe de l’Ouest. La drépanocytose prédomine en Afrique subsaharienne entre le quinzième (15ème) parallèle de latitude nord et le vingtième (20ème) parallèle de latitude sud, s’étendant d’Ouest en Est, du Sénégal à Madagascar [20,52]. Ainsi, en 1954, LEHMANN emploie le terme de «sickle belt» («ceinture sicklémique ») pour décrire la répartition géographique de cette maladie à travers l’Afrique [35]. La prévalence du trait drépanocytaire atteint 10 à 40 % en Afrique équatoriale, alors qu’elle n’est que de 1 à 2 % sur la côte de l’Afrique du Nord et en dessous de 1 % en Afrique australe (Figure 2).

Dans les pays comme le Nigeria, le Ghana, le Cameroun, le Gabon, les taux de prévalence varient entre 20 et 30 % tandis que dans certaines régions de l’Ouganda, ils atteignent 45 %. Au Sénégal, la prévalence du trait drépanocytaire est estimée à 10% [38]. La fréquence du trait drépanocytaire détermine la prévalence de la drépanocytose à la naissance.

Dans les pays où la prévalence du trait drépanocytaire est supérieure à 20 %, la drépanocytose touche environ 2 % de la population. [62] La drépanocytose est à l’origine de l’équivalent de 5% de décès d’enfants de moins de cinq (5) ans sur le continent africain. La proportion passe à plus de 9% en Afrique de l’Ouest, le décès étant provoqué soit par la drépanocytose elle-même, soit par des affections comme le paludisme et la septicémie à pneumocoques.

Par ailleurs la répartition du trait drépanocytaire est très similaire à celle du paludisme. Ce trait drépanocytaire a un effet protecteur partiel contre les formes graves du paludisme à Plasmodium falciparum au cours d’une période critique de la petite enfance, favorisant ainsi la survie de l’hôte et donc la transmission ultérieure du gène anormal à sa descendance. Les mécanismes responsables de la résistance au paludisme chez les porteurs de ce trait restent encore obscurs. Cependant, quelques hypothèses ont été émises. Selon certains auteurs, cet effet protecteur s’expliquerait par le fait que le parasite lorsqu’il s’installe dans une hématie, en détruit l’hémoglobine. L’hématie est mal oxygénée, ce qui provoque des déformations supplémentaires dans le cas d’une hématie falciforme. L’hématie est alors détruite et avec elle le parasite qu’elle contient [25]. Comme les hématies non parasitées sont majoritaires, le sujet survit bien dès lors que ses parasites sont éliminés régulièrement. Si un seul gène anormal (trait drépanocytaire) peut conférer une protection contre le paludisme, les enfants qui héritent des deux gènes anormaux présentent une drépanocytose et ne jouissent plus d’une telle protection, le paludisme étant une cause majeure de morbidité et de mortalité chez eux.

ANOMALIES DE L’HEMOGLOBINE DANS LA DREPANOCYTOSE

L’hémoglobine normale

L’Hb représente le contenu du globule rouge et lui confère son rôle de transporteur d’oxygène. Sa valeur normale est de 13 à 17g /dl chez l’homme et de12 à 16g/dl chez la femme. Elle est constituée d’une partie prosthétique et d’une partie protidique que sont respectivement l’hème et la globine. L’hémoglobine résulte de l’union de quatre chaînes polypeptidiques de la globine, deux à deux identiques et de quatre molécules d’hème (Figure 5). Elle est dite molécule tétramérique et fixe quatre molécules d’oxygène constituant ainsi l’oxyhémoglobine (HbO2).

L’hème
L’hème est une molécule qui résulte de l’union d’un atome de fer ferreux (au niveau duquel se fixe l’oxygène) et d’une molécule de protoporphyrine III ; cette dernière étant constituée de quatre noyaux pyroles reliés entre eux par des chaînes monocarbonées.

La globine
Chez l’Homme, la globine est une protéine constituée de quatre chaînes polypeptidiques identiques deux à deux, reliées entre elles par des liaisons non covalentes. Parmi ces quatre chaînes, on distingue deux chaînes alpha (α) et deux chaînes non alpha qui peuvent être bêta (β), gamma (γ) ou delta (δ). Les chaînes non alpha définissent les différentes sortes d’hémoglobine humaine. La chaîne alpha comprend cent quarante et un (141) acides aminés tandis que les autres chaînes sont constituées de cent quarante-six (146) acides aminés. De la vie fœtale jusqu’à la naissance, l’hémoglobine majoritaire est l’hémoglobine fœtale (Hb F) constituée de deux chaînes α et deux chaînes γ. A la naissance, son taux est voisin de 85 %, puis il décroît progressivement jusqu’à l’âge de six (6) à douze (12) mois.

Chez l’adulte normal, le globule rouge renferme :
– moins de 1% d’Hb F
-97 à 98 % d’Hb A formée de deux (2) chaînes α et de deux (2) chaînes β
-2 à 3 % d’hémoglobine A2 (HbA2) faite de deux (2) chaînes α et de deux (2) chaînes δ.

Le passage de l’Hb F à l’Hb A est appelé la commutation des hémoglobines. [22] Toutes les chaînes de la globine sont codées par des gènes bien précis. Les chaînes α sont codées par deux (2) gènes de l’α globine situés sur le bras court du chromosome 16. Les chaînes β sont codées par le gène de la β globine qui est situé sur le chromosome 11. Pour chacune de ces chaînes, la séquence des acides aminés consécutifs est constante et elle est déterminée par la séquence des bases des nucléotides de l’acide désoxyribonucléique (ADN).

Table des matières

INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE : GENERALITES
CHAPITRE I : GENERALITES SUR LA DREPANOCYTOSE
I- DEFINITIONS
II- HISTORIQUE
III- EPIDEMIOLOGIE
CHAPITRE II : PHYSIOPATHOLOGIE DE LA DREPANOCYTOSE
I- LES ANOMALIES DE L’HEMOGLOBINE DANS LA DREPANOCYTOSE
I.1- L’hémoglobine normale
I.1.1-L’hème
I.1.2- La globine
I.1.2-L’hémoglobine S
I.1.3-Association de l’hémoglobine S à l’hémoglobine C
I.1.4-Association de l’hémoglobine S aux thalassémies
II- LES ANOMALIES DU GLOBULE ROUGE DANS LA DREPANOCYTOSE
II.1- Caractères morphologiques du globule rouge
II.2- Propriétés du globule rouge
III.-PHYSIOPATHOLOGIE MOLECULAIRE, CELLULAIRE ET VASCULAIRE DE LA DREPANOCYTOSE
III.1-La polymérisation et les anomalies membranaires
III.2-Les anomalies de la microcirculation dans la drépanocytose : adhérence des drépanocytes à l’endothélium
CHAPITRE III : Etat actuel de la question de la pratique sportive chez les sujets PTD
I- RAPPELS SUR LE METABOLISME ENERGETIQUE AU COURS D’UN EXECICE PHYSIQUE
I.1-La filière anaérobie alactique ou système ATP-phosphocréatine (ATP-PCr)
I.2-La filière anaérobie lactique ou système glycolytique
I.3- La filière aérobie ou système oxydatif
II- ACTIVITE PHYSIQUE CHEZ LES SUJETS DREPANOCYTAIRES
III- ACTIVITE PHYSIQUE, TOLERANCE A L’EXERCICE ET TRAIT DREPANOCYTAIRE
DEUXIEME PARTIE : TRAVAIL PERSONNEL
I- MATERIEL ET METHODE D’ETUDE
I.1- Matériel
I.1.1- Cadre d’étude
I.1.2- Equipements et matériels utilisés
I.2- Méthodes
I.2.1- Type et période d’étude
I.2.2- Population d’étude
I.2.2.1- Critères d’inclusion
I.2.2.2- Critères de non inclusion
I.2.2.3- Taille de l’échantillon
I.2.3- Description du protocole expérimental
I.2.3.1- Examen médical
I.2.3.2- Test d’effort
I.2.3.3- Précautions
I.2.3.4- Déroulement
I.2.4- Analyses statistiques
II- RESULTATS
II.1- Mesures des données anthropométriques
II.2- Mesures des paramètres cardiovasculaires
II.3- Mesures des paramètres thermorégulateurs
III- DISCUSSION
CONCLUSION
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXES

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