Soutenance mémoire
Rappels structuraux
Structure de l’hémoglobine
L‘hémoglobine humaine de l‘adulte comporte :
-une partie protéique constituée par les chaînes de globine, au nombre de quatre et identiques deux à deux (deux chaînes de type α et deux chaînes de type β), unies par des liaisons non covalentes
-et une partie non protéique : l‘hème.
Dans la structure tétramérique, les dimères sont disposés de telle sorte que la sous unité α1 soit en contact avec la sous-unité β2 et α2 avec β1. Le contact entre les chaînes β, au niveau de la cavité centrale, est établi par l‘intermédiaire d‘une molécule de 2,3-diphosphoglycérate (2,3-DPG) qui stabilise la configuration désoxygénée. Lors du passage de l‘état désoxygéné à l‘état oxygéné le 2,3-DPG est expulsé de la cavité centrale. La molécule d‘hème est logée dans une cavité en forme de V de chaque sousunité de globine. C‘est une protoporphyrine ayant à son centre un atome de fer sous forme réduite, qui peut fixer de façon réversible un atome d‘oxygène.
Structure des gènes de l’hémoglobine
Les gènes de la famille α sont situés sur le chromosome 16 et ceux de la famille β sur le chromosome 11. L‘ordre des gènes de 5‘ en 3‘ sur le chromosome correspond à l‘ordre de leur expression au cours du développement. En effet le profil électrophorétique des hémoglobines varie au cours de la vie :
– chez l‘embryon, trois hémoglobines coexistent (Labie et Elion, 2005)
Hb Gower 1 (ς2ε2)
Hb Gower 2(α2ε2)
Hb Portland (ς2γ2)
-chez le fœtus apparaît l‘Hb F (α2γ2 ). Après la naissance, l‘Hb F diminue rapidement
– le statut hémoglobinique adulte est atteint, en principe, entre l‘âge de 1 et 2 ans, et comporte :
L‘Hb A (α2β2) =97 %
L‘Hb A2 (α2δ2 ) ≤3,1 %
L‘Hb F (α2γ2 ).≤ 1 %.
Anomalies de l’hémoglobine
Anomalies qualitatives (Labie et Elion, 2005)
Il s‘agit de :
➤ Variants avec substitution d‘une seule base
• Hémoglobine S (drépanocytose)
• hémoglobine C : formée suite à la mutation du codon 6 de la chaîne, mais avec cette fois remplacement de l‘acide glutamique par une lysine (6 Glu Lys). On peut la trouver à l‘état hétérozygote (génotype A/C ou « trait » A/C), à l‘état homozygote (C/C ou hémoglobinose C) ou combinée à d‘autres anomalies, formant ainsi des hétérozygotes composites : génotype C/ thalassémique (+ ou 0), ou profil S/C.
• hémoglobine D : dont l‘origine est une mutation du codon 121 de la chaîne β, où l‘acide glutamique est remplacé par la glutamine (121 Glu Gln).
• hémoglobine E : résultant d‘une mutation du codon 26 du gène – globine qui entraîne le remplacement d‘un acide glutamique par une lysine (26 Glu Lys) d‘une part et d‘autre part la création d‘un site d‘épissage qui dévie une partie de l‘ARNm vers une maturation anormale. La substitution n‘affecte pas la fonction de l‘hémoglobine, mais la diminution de l‘ARNm normal conduit à un défaut de production et constitue donc un défaut β thalassémique.
• hémoglobine O Arab : résulte de la substitution de l‘acide glutamique en position 121 par la lysine. Son importance clinique tient au fait que l‘hétérozygotie composite βS /βO-Arab constitue un SDM, l‘Hb O Arab favorisant les propriétés de polymérisation de l‘HbS.
• hémoglobine Hope : remplacement de la lysine en position 136 par l‘acide aspartique
➤ Variants avec substitution de deux bases
• hémoglobine C zig: double substitution, remplacement de l‘acide glutamique en position 6 par la valine (chaine α) et de la proline en position 58 par l‘arginine (chaine β)
➤ Variants avec délétion de plusieurs bases
• hémoglobine Freiburg : délétion d‘un acide aminé en position β 23
• hémoglobine Lyon : délétion de deux acides aminés en position β17
– β18
• hémoglobine Nice : délétion de trois acides aminés en position β42
– β43 –β44
➤ Variants avec allongement de la chaine (hémoglobine Constant Spring) : addition de plus de 31 acides aminés sur la chaine α
➤ Variants avec fusion de chaine (crossing over)
• hémoglobine Lepore : résulte de l‘expression d‘un gène de fusion qui associe le promoteur du gène delta et une partie du gène bêta : c‘est un hybride δβ.
Anomalies quantitatives
Il s‘agit d‘un déficit de synthèse portant sur les chaines α (α thalassémie) ou β (β thalassémie). (Labie et Elion, 2005) L‘ alpha- thalassémie peut se présenter sous quatre formes en fonction de l‘importance du déficit de synthèse de la chaine α. Par ordre de gravité décroissante, il s‘agit de :
-l‘hydropsis foetalis ou anasarque foetoplacentaire qui est due à l‘absence totale d‘expression des 4 gènes α. Elle est incompatible avec la vie.
-l‘hémoglobinose H due à l‘absence de 3 gènes α sur 4.
-l‘ alpha thalassémie mineure due à l‘absence de 2 gènes α
-l‘ alpha thalassémie silencieuse due à l‘absence d‘un gène α.
Le déficit de chaines α est à l‘origine de la formation de tétraméres γ4 ou hémoglobine Barts observée pendant la période fœtale ou à la naissance ou de tétramère β4 ou hémoglobine H observée après la période néonatale. La β thalassémie elle se présente sous 2 formes :
-la β thalassémie hétérozygote due à l‘absence ou l‘insuffisance d‘expression d‘un gène β sur un chromosome 11.
-la β thalassémie majeure lorsque l‘insuffisance d‘expression du gène concerne les 2 chromosomes 11.
En cas de β thalassémie, le gène β concerné peut être totalement silencieux (βo thalassémie) ou s‘exprimer faiblement (β+thalassémie). Les différentes anomalies qualitatives de l‘hémoglobine ou la β thalassémie hétérozygote peuvent s‘associer à l‘hémoglobine S chez certains sujets et être à l‘origine de SDM (Syndrome drépanocytaire majeur) (Diagne et al, 2000). Dans le cas de l‘association de l‘hémoglobine S à la β thalassémie hétérozygote, on distingue la S βo thalassémie où il n‘y a pas de synthèse de l‘hémoglobine A1 (seule l‘hémoglobine S est exprimée) et la Sβ thalassémie où on observe une production faible d‘hémoglobine A1 associée à une prédominance d‘hémoglobine S. En ce qui concerne l‘α thalassémie, son association avec la drépanocytose est classiquement considérée comme un facteur de meilleure tolérance (Fiqueiredo et al, 2017).
RAPPELS SUR LA DREPANOCYTOSE
Définition de la drépanocytose
La drépanocytose est une maladie autosomique récessive due à une mutation unique ponctuelle (GAG→GTG) du gène β globine situé sur le chromosome 11 Cette mutation entraine le remplacement de l‘acide glutamique en position 6 par la valine dans la chaine β (Rees et al, 2010).
Intérêt
La maladie drépanocytaire est caractérisée par
-sa grande fréquence : plus de 150 000 individus atteints dans le monde dont 120000 en Afrique (Arnal et Girot, 2002, Beyene Owono, 2004).
-sa gravité potentielle, car elle est source de complications anémiques, ischémiques et infectieuses surtout dans sa forme homozygote.
-l‘insuffisance de sa prise en charge dans nos régions (Diagne et al, 2000).
Historique
La drépanocytose a été découverte en 1910 par James B HERRICK (Herrick 1910) qui avait mis en évidence des hématies en faucilles chez un étudiant noir. Depuis lors de nombreux cas d‘anémies falciformes ont été rapportés chez des sujets de race noire. En 1917, des expériences in vitro faites par Emmel confirment le phénomène de falciformation (Emmel, 1917). En 1927, HANN et GILLPSIE démontrent que la falciformation était liée à une diminution de la pression partielle d‘oxygène dans le sang (Hahn , 1927) En 1947, NEEL définit le caractère familial de la maladie ainsi que son mode de transmission génétique (Nell ,1949). En 1948, SINGER et collaborateurs démontrent que la durée de vie des globules rouges était raccourcie chez le malade drépanocytaire (Singer , 1948).En 1949, PAULING met en évidence l‘hémoglobine S qui a une migration électrophorétique plus lente que l‘hémoglobine A (Pauling, 1949). Dix ans plus tard, INGRAM par la technique dite des « Finger Prints » découvre la lésion moléculaire à l‘origine de la drépanocytose (Ingram V. M.1959). En 1977, KAN et collaborateurs envisagent le diagnostic prénatal de la drépanocytose (Kan ,1977). En 1978, le gène de la bétaglobine est isolé (Lawn et al, 1978). Deux ans plus tard, Kan met un point un test génétique prénatal de la drépanocytose (Kan et al, 1980).
Ces grandes avancées dans l‘identification moléculaire ont permis de faire le diagnostic précoce de la maladie.
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Table des matières
INTRODUCTION
1. Objectif général
2. Objectifs spécifiques
CHAPITRE I : RAPPELS SUR L‘HEMOGLOBINE
1. Rappels structuraux
1.1. Structure de l‘hémoglobine
1.1.1. Structure des gènes de l‘hémoglobine
1.1.2. Anomalies de l‘hémoglobine
1.1.2.1. Anomalies qualitatives (Labie et Elion, 2005)
1.1.2.2. Anomalies quantitatives
CHAPITRE II : RAPPELS SUR LA DREPANOCYTOSE
1. Définition de la drépanocytose
2. Intérêt
3. Historique
Ces grandes avancées dans l‘identification moléculaire ont permis de faire le diagnostic précoce de la maladie
4. Epidémiologie
5. Aspects génétiques
5.1. Mode de transmission
5.2. Génétique moléculaire
5.3. Polymorphisme génétique
6. Physiopathologie de la drépanocytose
6.1. Polymérisation de l‘hémoglobine S et falciformation du globule rouge
6.2. Déshydratation du globule rouge
6.3. L‘interaction des globules rouges avec l‘endothélium
6.4. La désorganisation membranaire
6.4.1. Composition de la membrane érythrocytaire
6.4.2. Physiopathologie de la membrane érythrocytaire dans la drépanocytose
6.5. Oxydation tissulaire
6.7. Rôle de l‘hémoglobine F
7. Manifestations cliniques
7.1. La période intercritique
7.2. Les crises vaso-occlusives
7.2.1. Les crises vaso-occlusives osseuses
7.2.2. Les crises vaso-occlusives abdominales
7.2.3. Les complications aiguës
7.2.3.1. Les complications anémiques aiguës
7.2.3.2. Les accidents vaso-occlusifs graves
7.2.3.3. Les complications infectieuses
7.2.4. Les complications chroniques
8. Diagnostic biologique
8.1. Techniques électro phorétiques et chromatographiques
8.1.1. Electrophorèse sur acétate de cellulose à pH alcalin
8.1.2. Electrophorèse sur gel d‘agarose à pH acide
8.1.3. Chromatographie liquide haute performance
8.1.4. Isoélectrofocalisation
8.1.5. Electrophorèse des chaines de globine
8.1.6. Etude in vitro de la biosynthèse des chaines (Galacteros, 1995)
8.2. Techniques hématologiques et biochimiques complémentaires
8.2.1. L‘hémogramme
8.2.2. le test d‘EMMEL ou test de falciformation
8.2.3. Le test à la dithionite – Urée
8.2.4. Le test Murayama
8.2.5. Le test d‘ITANO ou test de solubilité
8.2.6. Etude de la distribution de la densité des globules rouges
8.2.7. Exploration de la fixation de l‘oxygène (mesure de la P50 et la 2,3 DPG intraérythrocytaire)
8.3. Explorations génomiques
8.3.1. Haplotypes
8.3.2. Etude de l‘ADN des cellules fœtales
9. Prise en charge
9.1. Le suivi médical
9.2. Les mesures préventives générales
9.3. La prévention des crises douloureuses
9.4. La prévention des infections
9.5. Le traitement de la crise douloureuse
9.6. Le traitement transfusionnel
CHAPITRE III: LE STRESS OXYDATIF
1. Généralités
2. La lipidoperoxydation
2.1. La lipidoperoxydation enzymatique
2.2. La lipidoperoxydation non enzymatique
3. Protection contre la lipidoperoxydation
3.1. Les enzymes anti-oxydantes
3.2. Les antioxydants non enzymatiques
CHAPITRE IV : OXYDATION DES LIPOPROTEINES DE BASSE DENSITE
1. Structure et composition des LDL
2. Transport plasmatique et récepteurs des LDL
2.1. Modifications oxydatives des LDL
2.2. Capture cellulaire : récepteurs éboueurs
2.3. Effets biologiques des LDL oxydées
2.3.1. Effets cellulaires
2.3.2. Effets athérogènes des LDL oxydées
CHAPITRE V : RECEPTEUR DE TYPE LECTINE DES LDL OXYDEES (LOX-1)
1. Généralités
2. Le gène LOX-1 (OLR1): structure, localisation et régulation de son expression
2.1. Structure
2.2. Localisation
2.3. Régulation
2.4. Polymorphisme du gène LOX-1
3. Structure et fonctions de LOX-1
3.1. Structure
3.2. Fonctions
4. Sécrétion et formes solubles de LOX-1
5. Distribution tissulaire de LOX-1
6. Autres ligands de LOX-1
7. Régulation de l‘expression de LOX-1
7.1. Cytokines pro-inflammatoires
7.2. Stimuli pro-athérosclérotiques
7.3. Stress oxydatif
8. Voies de signalisations intracellulaires LOX-1 dépendant
9. Pathologies associées à LOX-1
10. LOX-1 et Athérosclérose
10.1. LOX-1 et hypertension artérielle
10.2. LOX-1 et dyslipidémie
10.3. LOX-1 et thromboses
10.4. LOX-1 et ischémie myocardique
10.5. LOX-1 et diabète
10.6. LOX-1, inflammation et réponse immune
10.7. LOX-1 et ostéoarthrite
CONCLUSION
