Soutenance mémoire
La drépanocytose ou anémie falciforme est une maladie génétique touchant les globules rouges. Elle constitue un véritable fléau et reste la plus fréquente des hémoglobinopathies affectant plus de 4% de la population mondiale [OMS ., 2006 ] Sa prévalence sur le continent Africain atteint 5% à 7% de la population et sa fréquence est maximale en Afrique sub-saharienne [Gentilini et al., 1986] où elle constitue un véritable problème de santé publique. Au Sénégal, Les études épidémiologiques effectuées en milieu scolaire ont retrouvé une prévalence de 10% de porteur de l’hémoglobine S [Gaye et al ., 1986].
La meilleure connaissance de la maladie a entraîné d’incontestables progrès depuis trente ans tant au plan fondamental que clinique. Cette pathologie est caractérisée par des perturbations hémorhéologiques. Parmi celles-ci, on trouve une hyperviscosité sanguine chez les porteurs du trait drépanocytaire (AS) en revanche chez les drépanocytaires SS, on note une diminution de la viscosité sanguine comparée aux porteurs du trait drépanocytaire [Lemonne et al .,2012]. On note également une agrégation érythrocytaire légèrement augmentée et une déformabilité érythrocytaire légèrement diminuée par rapport à des sujets à hémoglobine normale (HbA) [Connes et al ., 2008 ; Connes et al .,2005]. Ces anomalies pourraient être partiellement liées à un stress oxydant plus important chez les porteurs du trait drépanocytaire par rapport aux sujets à hémoglobine normale [Ray et al ., 2007]. Plusieurs auteurs ont avancé l’hypothèse selon laquelle ces désordres hémorhéologiques pourraient être à l’origine des rares complications observées à l’exercice dans cette population [Tripette et al., 2007 ; Austin et al.,2007] mais aussi favorables à des complications de type thromboembolique [Austin et al. ,2009 ;Austin et al., 2007] ou encore oculaire comme dans le cas des hyphema traumatiques [Connes et al. 2008]. Néanmoins, la majorité des porteurs du trait drépanocytaire sont asymptomatiques [Ascroft et al., 1976].
Par ailleurs, une étude a montré qu’une préparation obtenue à partir de 2 plantes, Fagara xanthoxyloides (Rutaceae) et Calotropis procera (Asclepiadacae), traditionnellement utilisée dans le traitement de la drépanocytose ; présentait des propriétés antifalciformantes, anti-inflammatoires, analgésiques, antipyrétiques et myorelaxantes (Bruneton et al .,2009). Ces propriétés ont été évaluées non seulement sur la recette, mais également sur chaque plante prise séparément à partir des extraits aqueux et hydro-alcooliques très riche en polyphénols et les résultats obtenus sont satisfaisants [Lyons et al., 2005]. Des études ont également rapporté qu’Hibiscus sabdariffa (Malvaceae) , une plante à usage alimentaire fréquemment utilisée en Afrique connue pour ses propriétés thérapeutiques notamment sur les maladies cardiovasculaires, était riche en polyphénols et possédait des propriétés vasorelaxantes [Sakaly et al. 2008 ; Cissé et al. 2008]. L’objectif général de notre étude est de caractériser les effets hémorhéologiques et antifalciformantes in vitro d’extraits bruts d’Hibiscus sabdariffa chez des sujets porteurs du trait drépanocytaire AS et des sujets drépanocytaires SS.
RHEOLOGIE DU SANG
Généralités
La rhéologie décrit l’écoulement de tout type de matériau, en particulier des fluides, incluant leurs caractéristiques propres et celles des canaux par lesquels ils s’écoulent. Poiseuille [1841] démontre que l’écoulement volumétrique est directement proportionnel à la différence de pression le long d’un tube et à la quatrième puissance du rayon du tube soit: R = 8ηl/7πr4, si r est constant (« η » est le coefficient de viscosité). Les unités utilisées sont le Pascal-seconde [Pa·s], d’anciennes unités sont toujours utilisées, le Poiseuille [1 Pl = 1 Pa·s] ou la poise [1 Po = 0,1 Pl = 0,1 Pa·s].
Modification moléculaire de l’hémoglobine S
Le milieu intra-érythrocytaire est un fluide paracristallin de haute viscosité. Les 270 millions de molécules d’Hb contenues dans chaque hématie sont pratiquement en contact les unes avec les autres; des forces répulsives les empêchent de polymériser. Murayama [1966] énonce les premières hypothèses concernant les bases moléculaires de la gélation de la désoxyHbS en structures fibreuses tubulaires, à l’intérieur des hématies: les molécules échangent des liaisons et forment un gel constitué de longues chaînes [Murayama et al., 1966] déformant les globules en forme de faucille.
Après désoxygénation la cinétique de la gélation de HbS est en accord avec un seuil de nucléation [Behe et al. , 1978]. Hofrichter et al. [1974] l’interprètent en terme de limite de nucléation, suivie de croissance rapide des microtubules. Les agrégats pré nucléaires, cinétiquement instables, sont susceptibles de dissociation rapide, si ce n’est qu’à l’étape de formation du noyau (HN) la réversibilité est abolie et le noyau capable de soutenir une croissance rapide.
L’hémoglobine S dans les globules rouges entraîne trois conséquences:
– la diminution de la solubilité de l’Hb par réduction de la saturation en O2 entraînant la formation d’agrégats polymériques et de fibres de molécules d’HbS qui déforment et fragilisent les érythrocytes;
– les agrégats polymériques d’HbS dans les globules fixent peu ou pas d’oxygène (la diminution de l’affinité pour O2 des globules porteurs de l’HbS est aggravée par l’élévation importante de la 2,3-DPG);
– la rigidification des globules par polymérisation intracellulaire des molécules d’HbS .
Condition d’écoulement
Si les hématies s’allongent et s’effilent « en bancs de poissons » leur profil altère peu la dynamique de l’écoulement et permet aux hématies de franchir des vaisseaux de petit calibre. La viscosité fonction de la désoxygénation présente une hystérèse dans les cycles de « gelling/ungelling » [Briehl et al., 1994]. Une rhéologie anormale des drépanocytes régule le débit dans la microcirculation. La drépanocytose, par polymérisation de la désoxyHbS sous forme d’un gel extrêmement visqueux rend les érythrocytes susceptibles d’obstruer la micro vascularisation [Evans et al., 1984; Wang et al., 2002]. Les ISC (« Irreversibly Sickled Cells »), rigides, tourbillonnant en tous sens, créant des rouleaux, sont très anormales sur le plan rhéologique: peu déformables, susceptibles d’adhérer à l’endothélium, surtout dans les secteurs vasculaires soumis à inflammation. Plus important que sa dimension réelle, le « volume efficace » d’une particule dépend de sa forme et de son comportement dans le courant: l’asymétrie et les oscillations augmentent le volume du milieu affecté et son influence sur la viscosité (fig. 4, 5); [Baskurt et al., 2003].
Hématocrite
La viscosité du sang est liée à la valeur de l’hématocrite, à la viscosité du plasma (phase portante) et aux propriétés rhéologiques des globules (99% des éléments cellulaires (fig. 6) ; [Baskurt et al., 2003]. Pour un hématocrite de 25%, une diminution de la saturation en O2 de 92% à 46% augmente peu la viscosité, alors qu’à une valeur d’hématocrite de 45%, une réduction semblable de la saturation d’oxygène augmente significativement la viscosité.
Hydratation des globules
Les propriétés rhéologiques des drépanocytes déshydratés ne sont que partiellement réversibles par hydratation, suggérant des changements squelettiques membraneux permanents, impliqués dans le processus de rigidification. Néanmoins, la réduction de la concentration d’hémoglobine de cellule par leur dilatation ou la prévention de la génération de cellules déshydratées devrait améliorer leur compétence rhéologique. Clark et al. [1980] étudient la déformabilité cellulaire de populations de ISC pour conclure que la déshydratation et l’augmentation de la viscosité interne sont responsables des anomalies rhéologiques, progressives et cumulatives. La concentration d’hémoglobine cytoplasmique semble avoir un effet prépondérant. La déshydratation influence la rigidité en augmentant la concentration d’hémoglobine via un gel réversible de l’hémoglobine associé à la membrane, en augmentant sa viscosité cytoplasmique. Le risque augmenté de polymérisation dans les cellules est la conséquence du temps de transit plus long dans des zones de basse tension d’oxygène: les cellules rigides retardent ou bloquent l’écoulement capillaire [Linderkamp et al., 1982] par:
– liaison augmentée de HbS avec la membrane, aux concentrations d’hémoglobine élevées, formant un gel;
– une augmentation du « cross-link » des protéines squelettiques.
Propriété rhéologique importante, la récupération de la forme cellulaire après déformation lente (quelques minutes) évalue la tendance des cellules à maintenir une déformation permanente, plus longue que le temps de transit capillaire, qui pourrait être impliquée dans la production d’ISCs. La rhéologie anormale du drépanocyte peut changer cette distribution et, dans les cas sévères, provoquer une occlusion capillaire, quand leur déformation devient irréversible. Les contributions relatives de la membrane et du cytoplasme dans la déformabilité des drépanocytes sont mal connues.
Il est vraisemblable que la déformabilité module le taux d’admission des érythrocytes dans les capillaires et influence la perte de pression quand ils sont de calibre inférieur au diamètre de la cellule [Evans et al., 1984].
Facteurs plasmatiques
Un taux élevé de fibrine augmente la viscosité plasmatique et favorise rouleaux et agrégats cellulaires. Dans le même sens, agissent les protéines inflammatoires déséquilibrant l’électrophorèse des protéines [Baskurt et al., 2003]. A l’inverse, la diminution de l’albumine, souvent observée au cours de l’hyperviscosité, est également active, facilitant l’interaction cellulaire et les désordres ioniques au niveau des membranes des cellules.
Altération du passage vasculaire
Au niveau des capillaires, tout concourt à réaliser de mauvaises conditions rhéologiques: hématocrite élevé, pO2 basse (25 à 40 mmHg), temps de transit long, pouvant conduire à la gélation de HbS et à la falciformation en un temps extrêmement court. L’altération majeure du sang drépanocytaire est la diminution de la déformabilité des globules, par polymérisation de HbS, à ses lésions membranaires et à l’hyperviscosité liée à l’augmentation de la concentration intracellulaire des molécules d’hémoglobines polymérisées.
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Table des matières
INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE : RAPPELS BIBLIOGRAPHIQUES
Chapitre I : RHEOLOGIE DU SANG
I.1. Généralités
I.2. Modification moléculaire de l’hémoglobine S
I.3. Condition d’écoulement
I.4. Hématocrite
I.5. Hydratation des globules rouges
I.6. Facteurs plasmatiques
I.7. Altération du passage vasculaire
I.8. Modifications membranaires des globules rouges
Chapitre II : LA DREPANOCYTOSE
II.1. Généralités
II.2. Physiopathologie
II.2.1 Rappel sur la structure de l’hémoglobine
II.2.2.Polymérisation de l’hémoglobine et falciformation
II.2.3.L’interaction des GR SS avec l’endothélium vasculaire
II.2.4.La crise vaso-occlusive et ces conséquences
II.3. Diagnostic
II.3.1. Signes cliniques
II.3.2. Signes biologiques
II.4. Traitement
II.4.1. Médecine moderne
II.4.2. Phytothérapie
Chapitre III : Rappel bibliographique sur Hibiscus sabdariffa
III.1.Dénomination
III.2. Description de la plante
III.3.Classification
III.4. Composition chimique des calices
III.5.Utilisations
DEUXIEME PARTIE : TRAVAIL EXPERIMENTAL
I. Matériels et méthodes
I.1. Cadre d’étude
I.2. Population d’étude
I.3. Les prélèvements
I.4. Matériels
I.5. Déroulement du protocole
I.5.1. Préparation des extraits bruts d’Hibiscus sabdarrifa
I.5.2. Caractérisation de l’activité antifalciformante de l’extrait
I.5.3. Mesure de la viscosité sanguine
I.6. Analyses statistiques
II. Résultats
III. Discussion
Conclusion
Références bibliographiques
