1 LE SANG I- DEFINITION - COMPOSITION Le sang est un

LE SANG
I- DEFINITION - COMPOSITION
Le sang est un tissu liquide, circulant à l'intérieur d'un système
vasculaire clos. Il est formé de cellules vivantes en suspension dans une
solution aqueuse de composition complexe: le plasma. Grâce à la circulation, il
remplit un certain nombre de fonctions nécessaires à la vie:
• échanges respiratoires et nutritifs (protéines, nutriments, hormones,
vitamines, minéraux, déchets, médicaments)
• régulation de la constance du milieu intérieur
• répartition et égalisation de la chaleur
• défense de l’organisme contre les agressions virales, bactériennes,
mycosiques.
Le battement cardiaque est l’élément dynamique qui induit et entretient
le transport du sang. Pour que ce transport soit assuré correctement certaines
conditions sont requises:
• une pompe cardiaque de bonne qualité
• le maintien du volume sanguin circulant à un niveau suffisant
• une circulation aisée à l'intérieur des vaisseaux, à tous les niveaux et plus
particulièrement pour les organes "nobles" prioritaires pour la fourniture
d’oxygène (cerveau, coeur), ce qui suppose qu'il n'y ait :
- aucun obstacle, soit du fait d'une vasoconstriction excessive et permanente
(spasme prolongé), soit du fait de thrombus (caillots),
- aucune gêne à l'écoulement comme celle que peut créer une augmentation
de la viscosité sanguine dans les vaisseaux de petit diamètre ou une anomalie
de déformabilité cellulaire dans la micro-circulation capillaire.
Le sang est composé de deux parties :
- une phase liquide, le plasma, composé d'eau (90 %) et de substances
solubles : protéines (albumine, globulines), glucides, lipides, sels minéraux.
Sorti du système vasculaire ou sous l'effet de certains stimuli, le plasma
coagule : l'une de ses protéines, le fibrinogène, soluble, se transforme en un
gel insoluble de fibrine. Ce qui reste liquide après coagulation du plasma est le
sérum
- des cellules, séparables par centrifugation, qui appartiennent à 3 catégories:
• les globules rouges
• les globules blancs
• les plaquettes
II- HEMATOPOIESE
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II-A Définition
Les cellules du sang ont une durée de vie limitée. Elles sont
continuellement détruites mais aussi continuellement renouvelées.
L’hématopoïèse - dont le nom signifie « production du sang » - est la fonction
par laquelle l’organisme produit et renouvelle les cellules sanguines. Les
phénomènes qui gouvernent la prolifération et la différenciation des cellules
hématopoïétiques résultent de régulations quantitatives et qualitatives très
fines. Pour maintenir un taux aussi élevé de renouvellement cellulaire, il faut
puiser en permanence dans une réserve de cellules dites souches.
Ces cellules souches ont deux propriétés essentielles, que l’on ne
rencontre pas à des stades ultérieurs de la différenciation: elles sont capables
de s’autorenouveler, ce qui permet leur maintien à un nombre constant, et
elles sont capables de se différencier pour donner soit des globules rouges,
soit des globules blancs, soit des plaquettes, pour assurer le renouvellement
des cellules qui meurent physiologiquement ou même assurer un
renouvellement plus rapide en cas d ’accroissement des besoins, après une
hémorragie par exemple.
Au sein de l’hématopoïèse, on distingue la myélopoïèse qui est la
production des cellules myéloïdes (globules rouges, polynucléaires,
monocytes, plaquettes) et la lymphopoïèse, qui est la production des
cellules lymphocytaires.
La régulation de l’hématopoïèse est sous le contrôle de nombreux
facteurs hormonaux stimulants ou inhibiteurs.
La myélopoïèse
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II-B Localisation de l’hématopoïèse
Pendant la vie intra-uterine, l’hématopoïèse est hépato-splénique avant
de devenir médullaire et les fonctions hématopoïétiques de ces deux organes
cessent définitivement dans les conditions physiologiques dès la deuxième
semaine après la naissance. Mais, dans certaines conditions pathologiques
avec besoin de compensation hématopoïétique (production insuffisante au
niveau de la moelle) ou de syndrome myéloprolifératif (prolifération anormale
d’une lignée cellulaire), ces deux organes, rate et foie, sont de nouveau le
siège d'une hématopoïèse dite "ectopique". De ce fait leur volume augmente et
on observe une hépatomégalie et/ou une splénomégalie.
A l’âge adulte, l'hématopoïèse siège au niveau de la moelle osseuse,
tissu spécialisé dans la production des différentes lignées du sang, dispersé
dans de multiples territoires intra-osseux.
La moelle est aussi le siège principal de la destruction physiologique des
globules rouges = hémolyse physiologique (éventuellement accrue en
situation pathologique).
La moelle a la possibilité d'augmenter sa capacité de production sous la
pression des besoins (x10 ou plus), le plus souvent par extension du tissu
érythroblastique.
Les vaisseaux sanguins de la moelle ou « sinus vasculaires fenêtrés »
constituent une barrière autorisant le passage dans le sang circulant des seuls
éléments arrivés à maturité.
III- ROLES DES DIFFERENTS ELEMENTS DU SANG
III-A Les globules rouges (GR)
Les globules rouges, encore appelées hématies ou érythrocytes, se
présentent sous forme de disques biconcaves de 7 microns de diamètre. Cette
forme est particulièrement adaptée aux échanges gazeux et assure une
plasticité nécessaire au passage de cette cellule dans des capillaires pouvant
avoir seulement 2 ou 3 microns de diamètre.
Dans les conditions physiologiques la moelle osseuse est le siège de la
fabrication des globules rouges ou érythropoïèse, capable de produire en 5 à 7
jours environ des globules rouges jeunes (réticulocytes) sous la régulation de
l'érythropoïétine et sous réserve d'un apport suffisant, aux cellules de cette
lignée érythroblastiques, de matériaux nécessaires à la synthèse de
l'hémoglobine(fer et acides aminés) et à la synthèse de l'ADN (essentiellement
vitamine B12 et folates). Le réticulocyte, cellule mobile, après un séjour
médullaire de 48 h au plus, passe dans la circulation sanguine où il perd ses
ribosomes en 24 à 48 h pour devenir le globule rouge mûr.
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L’érythropoïèse
Le globule rouge, cellule anucléée, se compose de deux éléments:
● la membrane
● la cytoplasme
1- la membrane très complexe avec sa bi-couche lipidique, ses glycoprotéines membranaires dont certaines supportent les antigènes de groupes
sanguins, ses protéines de soutien, véritable cytosquelette au rôle
prépondérant dans le maintien de la forme de disque biconcave.
Cette membrane permet les échanges entre plasma et cytoplasme. A sa
surface, des charges électro-négatives assurent une certaine force répulsive
empêchant les globules rouges de s'agglomérer.
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Représentation schématique de la membrane
2- le cytoplasme qui contient, outre de l'eau, des ions minéraux (K+, Na+,
Ca++), du glucose en provenance du plasma (nécessaire à la fourniture
d’énergie au GR), deux constituants protéiques essentiels : l'hémoglobine (Hb)
et les enzymes érythrocytaires.
2-1. l'hémoglobine (environ 33% du poids du globule rouge) est
constituée d’un tétramère associant 4 chaînes de globine, identiques deux à
deux. Chez l’adulte on rencontre essentiellement de l’hémoglobine A (α2 2).
Chez le foetus l’hémoglobine est de type F (hémoglobine foetale). A la
naissance il se produit une commutation avec passage de la synthèse
d’hémoglobine foetale F à la synthèse d’hémoglobine A de type adulte. A
chaque chaîne de globine vient s'accrocher l'hème, une molécule qui va fixer
l’oxygène sur son atome de fer.
Représentation schématique de la molécule d’hémoglobine
2-2. les enzymes érythrocytaires les plus importants fournissent
l'énergie nécessaire à la survie du G.R au moyen de la glycolyse intraérythrocytaire. Cette énergie, sous forme d’un nucléotide appelé ATP, joue un
rôle essentiel dans le maintien des propriétés de la membrane érythrocytaire
tandis que d'autres nucléotides associés à d'autres enzymes protègent
l'hémoglobine de l'oxydation.
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La survie de l'hématie dans la circulation est d'environ 120 jours dans
les conditions physiologiques. Elle nécessite l'aptitude de l'hématie à se
déformer pour traverser les capillaires les plus étroits de la circulation, en
particulier dans la rate, le foie et la moelle osseuse. Cette déformabilité exige
une protection de la membrane contre l’oxydation, qui découle de la fourniture
d'énergie (ATP) dont la disponibilité est limitée dans le temps par épuisement
du stock d'enzymes érythrocytaires. Les cellules vieillies, devenues rigides, sont
retenues essentiellement au niveau de la moelle osseuse où elles seront
phagocytées par les macrophages: c'est l'hémolyse physiologique ou
érythrolyse de 250 milliards de cellules par jour en moyenne.
III-B Les globules blancs (GB)
Les globules blancs ou leucocytes représentent 4 000 à 10 000 éléments
par millimètre cubes et sont eux aussi formés par la moelle. En cas de nombre
supérieur à la normale on parle d’hyperleucocytose. En cas de nombre
inférieur à la normale, on parle de leucopénie. Certains globules blancs, les
polynucléaires, ont un noyau polylobé et un cytoplasme granuleux, l’affinité
tinctoriale de ces granulations définissant les polynucléaires neutrophiles,
éosinophiles ou basophiles. Les autre globules blancs sont les lymphocytes et
les monocytes.
1- Les polynucléaires neutrophiles (PNN) ou granulocytes neutrophiles
Les PNN sont des cellules spécialisée dans la destruction des agents
pathogènes (bactéries, virus, champignons) par phagocytose et bactéricidie.
Dans la circulation sanguine, les PNN ne sont qu'en transit (en 12 h on estime
que 50% des PNN produits par la moelle, a quitté le système vasculaire). Leur
objectif est les tissus qu'ils gagnent pour y remplir leur rôle de défense antibactérienne non spécifique. En cas de chiffre supérieur à la normale, on parle
de polynucléose neutrophile, en cas de chiffre inférieur à la normale, de
neutropénie.
2 Les polynucléaires éosinophiles (PNEo)
Ils sont de structure comparable aux précédents. Ils en diffèrent par leurs
granulations spécifiques eosinophiles. Les valeurs normales sont basses. Leur
nombre s’élève dans certaines parasitoses et en cas d’allergie.
3- Les polynucléaires basophiles (PNB)
Leurs granulations spécifiques sont basophiles. Les valeurs normales
sont basses. Leur rôle est mal connu.
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4- Les Lymphocytes (Ly)
Issues de la moelle osseuse, les cellules lymphoïdes occupent pour leur
maturation les organes lymphoïdes centraux: moelle osseuse pour les
lymphocytes B, thymus pour les lymphocytes T. Les lymphocytes T sont
responsables de l’immunité cellulaire (destruction directe des agents
pathogènes), les lymphocytes B de l’immunité humorale (formation d’anticorps).
Ils migrent ensuite vers les organes lymphoïdes périphériques: la rate et les
ganglions. A partir des ganglions, les lymphocytes vont recirculer dans le sang
périphérique, via les vaisseaux lymphatiques, pour revenir aux ganglions ce qui
assure une recirculation permanente des lymphocytes entre systèmes sanguin
et lymphatique.
Les lymphocytes B circulants sont des cellules au repos, capables de se
transformer pour jouer leur rôle dans la défense de l'organisme. Ils se
transforment alors en plasmocytes synthétisant des anticorps.
La détermination quantitative des lymphocytes totaux est réalisée avec
l'hémogramme où l’on retrouve 1 000 à 4 000 lymphocytes/mm³ chez l’adulte et
plus du double chez l’enfant. Seules des études immunologiques spécialisées
des marqueurs de membrane permettent de différencier les lymphocytes B et
T. En cas de chiffre supérieur à la normale, on parle d’hyperlymphocytose, en
cas de chiffre inférieur de lymphopénie.
5- Les Monocytes (Mono)
Les monocytes naissent au niveau de la moelle puis circulent dans le
sang. Il ne séjournent que peu de temps dans le sang où leur nombre varie de
200 à 1000/mm³ dans les conditions physiologiques. Après leur séjour
intravasculaire, les monocytes se rendent vers les différents tissus (moelle
osseuse, rate, ganglions, tissus conjonctifs, tissus sous-cutanés, poumons,
séreuses) où ils deviennent des macrophages. On peut donc dire que les
monocytes sanguins sont une forme circulante "intermédiaire" du système des
phagocytes mononucléés encore appelé système réticulo-endothélial.
Les monocytes ont un double rôle:
• comme les polynucléaires, ils détruisent par phagocytose les éléments
etrangers à l’organisme (bactéries, virus, champignons) et les cellules
vieillies ou mortes.
• lorsqu’ils détruisent une particule étrangère, il conservent les motifs
antigéniques permettant d’assurer la reconnaissance de cette particule puis
transmettent cette information aux lymphocytes B qui fabriqueront des
anticorps dirigés contre ces motifs antigéniques.
III-C Les plaquettes (Pq)
Les plaquettes ou thrombocytes ne sont pas à proprement parler des
cellules mais proviennent de la fragmentation du cytoplasme d'une très grande
cellule médullaire, le mégacaryocyte. Elles ne possèdent donc pas de noyau.
Chaque mégacaryocyte libère plusieurs milliers de plaquettes dans le sang.
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La membrane qui entoure les plaquettes comporte des phospholipides et
des glycoprotéines au rôle fondamental dans les phénomènes de l'hémostase
primaire et de la coagulation (confer cours Hémostase). Son organisation
intérieure avec un cytosquelette, des granulations de différents types, un
système de communication avec l'extérieur, est très complexe.
La durée de vie des plaquettes est de 8 à 10 jours.
Dans des conditions pathologiques elle est impliquée dans les processus
de thrombose et plus particulièrement de thrombose artérielle.
Le nombre de plaquettes se situe entre 150 000 et 400 000
plaquettes/mm³. La moindre trace de thrombine, pouvant apparaître lors d’une
prise de sang difficile, provoque la formation d’agrégats plaquettaires qui ne
seront pas pris en compte dans la numération, aboutissant à une sous
estimation du nombre réel des plaquettes. En cas de chiffre supérieur à la
normale, on parle d’hyperthrombocytose ou d’hyperplaquettose, en cas de
chiffre inférieur à la normale, de thrombopéne.
III-D Le plasma
Il se présente sous forme d’un liquide jaune citrin qui contient:
1. de l’eau (90%)
2. des glucides
3. des lipides
4. des protides. Le plasma développe une pression oncotique due aux
protéines en général et à l'albumine en particulier, assurant le maintien du
plasma dans le système vasculaire (une baisse importante de l'albumine en
cas de maladie hépatique entraîne des oedèmes par fuite hydrique extra
vasculaire).
5. des éléments minéraux: sodium, potassium, chlore, calcium, magnésium,
phosphore, etc...
6. des substances intermédiaires du métabolisme: acide lactique, acide urique
et des déchets (urée) qui seront filtrés par le rein.
7. des gaz dissous: un peu d’oxygène (l’essentiel de l’oxygène est transporté
par l’hémoglobine) et du gaz carbonique.
8. des facteurs de l'hémostase pour l'arrêt des saignements et des inhibiteurs
physiologiques de l’hémostase pour lutter conter les thromboses.
9. des facteurs du système fibrinolytique et des inhibiteurs physiologiques de
ce système.
10. des protéines de défense immunologique: les immunoglobulines ou
anticorps, des hormones.
11. des protéines de transport : transferrine qui transporte le fer,
céruléoplasmine qui transporte le cuivre, etc...
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IV- ETUDE BIOLOGIQUE DU SANG
Cette étude est réalisée par la discipline Hématologie, avec ses 3
spécialités:
• l'hématologie cellulaire
• l'hémostase
• l'immuno-hématologie
1- L’HEMATOLOGIE CELLULAIRE destinée à l'étude des cellules.
Les examens sont réalisés sur du sang prélevé sur anticoagulant EDTA
(tube bouchon violet), par prélèvement veineux chez l’adulte ou capillaire,
après piqûre au bout du doigt ou du talon, chez le petit enfant. On distingue:
•
•
•
•
la numération globulaire ou numération sanguine
la formule
la numération de réticulocytes
la vitesse de sédimentation
1a- Numération globulaire
Cet examen regroupe:
• la numération des globules blancs, des plaquettes, des globules rouges
• l’hématocrite. La centrifugation d’un petit volume de sang dans un tube
gradué permet la lecture directe des volumes relatifs du plasma et des GR.
L’hématocrite est le pourcentage du volume de GR par rapport au volume
total de sang. Il varie de 40 à 55% chez l’homme et de 35 à 45% chez la
femme.
• le dosage de l'hémoglobine, 13 à 18 g/100 ml de sang chez l’homme et 12 à
16 g/100 ml chez la femme.
• le calcul des paramètres érythrocytaires: volume globulaire moyen (VGM)
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qui est le volume moyen d’un globule rouge, exprimé en micron-cubes (µ ),
teneur corpusculaire moyenne en hémoglobine (TCMHb) qui est la quantité
d’Hb contenue dans un GR et enfin la concentration corpusculaire moyenne
en hémoglobine (CCMHb) qui est le pourcentage d’Hb contenu dans un GR.
1b- Formule leucocytaire
C’est l’identification des différents types de GB permettant
l'établissement de la formule leucocytaire. Elle est automatisable ou réalisée
au microscope après coloration d’une lame de verre sur laquelle on a étalé une
goutte de sang. Les différentes catégories de GB sont identifiées sur des
critères morphologiques et d’affinité tinctoriales. Cet examen est exprimé en
pourcentage après avoir compté 100 GB. Il faut préférer la conversion en
valeur absolue à calculer en connaissant le nombre total de globules blancs.
Au cours de l’examen microscopique, on recherche d’éventuelles anomalies
morphologiques et des inclusions intracytoplasmiques (GR, GB et Pq) pouvant
aider à mettre en évidence certains diagnostics (maladie héréditaire de la
membrane du GR, paludisme, etc...)
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LE TERME D'HÉMOGRAMME SIGNIFIE :
NUMÉRATION GLOBULAIRE + FORMULE.
1c- Numération de réticulocytes.
En cas d’anémie (diminution du taux d’hémoglobine au dessous de
la normale), cet examen renseigne sur la capacité de la moelle à compenser
le déficit en globules rouges. Si le nombre de réticulocyte est élevé, on parle
d’anémie régénérative, s’il est bas, d’anémie non régérative ou arégérative.
1d- la vitesse de sédimentation érythrocytaire (VS), examen simple, peu
coûteux et très demandé en routine (prélevé sur tube citraté type VS). Son
principe est simple: on mesure la hauteur du plasma surnageant dans une
colonne de sang après sédimentation des globules rouges pendant une heure.
Cette analyse est maintenant, elle aussi, automatisée. Les valeurs normales
chez l'adulte varient selon le sexe: < 10 mm chez l'homme, < 20 mm chez la
femme.
Différents facteurs sont susceptibles de modifier la VS:
- cellulaires: excès de GR (encombrement) entraînant un ralentissement de la
sédimentation de ces cellules,
- plasmatiques: tous les facteurs favorisant la formation de rouleaux ou
d'agglutinats de globules rouges qui, plus lourds, descendent plus vite dans le
plasma. C'est le cas de:
. l'hyperfibrinémie principalement, mais aussi l'hyper 2 globulinémie , deux
anomalies que l'on retrouve dans les syndromes infectieux ou inflammatoires.
. l'augmentation des immunoglobulines, qu'elles soient polyclonales (d'origines
diverses) ou monoclonales (dysglobulinémies), qu'il s'agisse d'une IgM (+++)
d'une IgG ou d'une IgA.
. la présence d'agglutinines froides provoquant l'agglutination des GR à la
température ambiante (température du laboratoire).
En résumé, une élévation de la VS entraînera la recherche d’un
syndrome inflammatoire, d’une infection, d’un cancer.
2- L’HEMOSTASE Voir cour spécifique.
3- L’IMMUNO-HEMATOLOGIE
Ce secteur étudie les groupes sanguins et leurs applications en
transfusion, pour les greffes d’organe, pour les problèmes d’immunisation
foeto-maternelle notamment dans le système Rhésus.
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V- ETUDE DE LA MOELLE
L’exploration de la moelle osseuse est entreprise dans diverses
circonstances pathologique:
• déficit de fabrication d’une lignée cellulaire: anémie non régénérative,
leucopénie, thrombopénie.
• déficit global de fabrication des éléments du sang: pancytopénie.
• recherche d’un envahissement de la moelle par des cellules leucémiques ou
des cellules métastatiques, des bactéries, des parasites.
• recherche d’une fibrose médullaire.
1- Exploration morphologique avec deux examens qui se complètent:
1a- le myélogramme : par ponction aspiration sternale ou iliaque (épines
postérieures ou antérieures) sous anesthésie locale. Cette aspiration de suc
médullaire permet:
● une étude cytologique rapide au microscope (résultat disponible en
quelques heures), des cellules séparées de leur architecture, permettant
d'établir les pourcentages des différentes lignées.
● des explorations complémentaires éventuelles: coloration spécifique du fer
intra-cellulaire (coloration de Perls), colorations cytochimiques pour la
classification des leucémies aiguës, études immunocytochimiques.
● accessoirement, une étude cytogénétique avec établissement du caryotype
des cellules médullaires,
1b- la biopsie ostéo-médullaire (BOM): prélèvement d'un cylindre ostéomédullaire ("carotte") sous anesthésie locale avec un trocart de Jamshidi,
destiné à :
● une étude histologique moins détaillée sur le plan morphologique mais avec
plus de précision sur la richesse cellulaire, la répartition du tissu
hématopoïétique, l'architecture du tissu médullaire et ses modifications
pathologiques (fibrose, sclérose, métastases...), avec un délai de réponse
plus long (3 à 7 jours).
● des études histo-immunochimiques (anticorps monoclonaux spécifiques de
marqueurs membranaires) et différentes colorations (Perls...),
2- Exploration fonctionnelle:
● procédés isotopiques avec au premier rang la cinétique du radio-fer (59Fe)
pour étudier l'érythropoïèse
● cultures de cellules-souches hématopoïétiques dans le cadre du pronostic
de certains types de leucémies.
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