Hémoglobine : Symptômes

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Physiologie 

L'hémoglobine, qui trouve son origine dans la moelle osseuse, est un complexe (ou hétéroprotéine) associé à des constituants non protéïniques synthétisés par les érythroblastes, qui sont des globules rouges non définitivement élaborés. Ces globules rouges possèdent encore leur noyau qu'ils perdront par la suite : ce sont les érythroblastes médullaires ou précurseurs des hématies dont la synthèse a lieu dans la moelle osseuse.
L'hémoglobine est constituée d'une partie protéique, la globine, et de l'hème contenant du fer.

La structure spatiale de l'hémoglobine présente des régions en forme d'hélice, qui sont séparées par des sillons. Les chaînes d'acides aminés qui constituent la protéine sont attachées les unes aux autres sous la forme de chaînes alpha et bêta. Chaque chaîne s'enroule sur elle-même et présente d'autre part sur un côté une petite poche où vient se loger l'hème qui contient le fer et qui permet de fixer l'oxygène.

En résumé, la molécule d'hémoglobine est constituée de quatre groupements (prosthétiques) d'un pigment rouge appelé l'hème, et d'une protéine globulaire appelée globine, qui est composée de quatre chaînes polypeptidiques (2 alpha et 2 bêta).

Le plomb intervient également dans la synthèse de l'hème parmi d'autres processus faisant intervenir des enzymes intervenant dans la fabrication de l'hémoglobine.

Les substances nécessaires à la formation de l'hémoglobine sont :

C'est l'érythropoïétine, qui est une hormone fabriquée par les reins, qui permet de fabriquer l'hémoglobine. Cette hormone est sécrétée par l'organisme consécutivement à une stimulation due à l'hypoxie (diminution de la concentration en oxygène dans le sang).
Les globules rouges sont détruits dans le système réticulo-endothélial et plus spécifiquement dans les cellules de Kupffer du foie, des cellules spécialisées de la rate (cellules réticulaires) et de la moelle osseuse. Les produits ainsi obtenus après désintégration sont d'une part la globine et le fer (qui sont réutilisés) et d'autre part la bilirubine. La bilirubine est un pigment biliaire, de coloration jaune tirant sur le rouge ou le brun, issu de la biliverdine, elle-même issue de l'hémoglobine. La bilirubine est le principal colorant de la bile.

La quantité habituelle d'hémoglobine dans un globule rouge est de 27 à 32 microgrammes. Cette valeur est également appelée teneur globulaire moyenne en hémoglobine. Elle est abaissée quand l'organisme manque de substances nécessaires à la fabrication de l'hémoglobine et plus particulièrement de fer.
Quand le volume des globules rouges augmente, la concentration globulaire moyenne également. Cette quantité d'hémoglobine représente environ 32 à 36 % de la constitution totale des globules rouges : on parle de concentration corpusculaire moyenne en hémoglobine.

  • Chez l'homme, le sang contient 13 à 18 g/100 mL (8,1 à 11,2 mmol/L) d'hémoglobine.
  • Chez la femme, le sang contient 12 à 16 g/100 mL (7,4 à 9,9) et en période de grossesse cette concentration en hémoglobine s'élève.

L'hémoglobine renferme 65 % du fer de l'organisme, soit 2,5 à 3 g.

L'hémoglobine permet le transport de l'oxygène dans les tissus quand la quantité, ou plus précisément la pression partielle d'oxygène, est faible dans le sang.

Elle sert également à transporter le gaz carbonique des organes (muscles, cœur, etc...) vers les poumons.

L'hémoglobine chargée d'oxygène se nomme oxyhémoglobine. Chaque molécule d'hème permet la fixation d'une molécule d'oxygène lors de son passage dans les poumons. Arrivée dans les tissus, l'hémoglobine lâche l'oxygène qu'elle a emprisonné et repart chargée de gaz carbonique. Le trajet s'effectue donc, en sens inverse à partir des tissus vers les poumons où est libéré le gaz carbonique, qui est ensuite rejeté dans l'air expiré par les poumons.
La coloration rouge du pigment de l'hémoglobine donne sa couleur au sang oxygéné qui circule dans les artères. Quand il est chargé en gaz carbonique, la couleur du sang devient plus sombre, tirant sur le bleu. Ce sang chargé en gaz carbonique circule alors dans les veines de la circulation générale.

Physiopathologie 

Ce sont les modifications des chaînes constituées de protéines (peptidiques) qui sont à l'origine d'un grand nombre de types d'hémoglobine anormale.

L'hémoglobine peut également influencer la taille du globule rouge (globules microcytaires de la thalassémie) ou sa forme.

Le terme d'hémoglobinopathie désigne les pathologies de l'hémoglobine.

Il s'agit entre autres de :

  • La drépanocytose touche la population noire d'Afrique équatoriale, tropicale ainsi que celle des Antilles et des États-Unis, entre autres est une maladie héréditaire dont la transmission se fait selon le mode autosomique récessif c'est-à-dire qu'il est nécessaire que les deux parents transmettent l'anomalie génétique pour que la descendance présente l'affection. La drépanocytose se caractérise par une anomalie de l'hémoglobine que l'on appelle hémoglobine S. Ceci aboutit à la déformation des globules rouges, qui apparaissent en forme de faucile. Ce sont les sujets homozygotes qui sont dits SS qui sont malades. Les noires des États-Unis sont concernées à hauteur de 0,3 % et à peu près 10 % de la population est hétérozygote c'est-à-dire porteuses du gène. L'occlusion,(l'obturation) des petits vaisseaux par des globules rouges qui sont déformés, entraîne l'apparition de crise que l'on appelle vaso-occlusives à l'origine de douleurs osseuses et de l'abdomen, dont l'intensité est variable mais qui sont quelquefois très sévères. Le signe majeur de la drépanocytose est une anémie hémolytique c'est-à-dire une diminution du nombre de globules rouges qui fait suite à la destruction des hématies par hémolyse (éclatement). L'électrophorèse de l'hémoglobine permet de faire le diagnostic, en montrant la présence d'hémoglobine S. L'évolution de la drépanocytose est émaillée de complications aiguës, en particulier d'infections survenant essentiellement chez l'enfant. Le décès du patient n'est pas rare, et l'aggravation brutale de l'anémie ainsi que l'apparition des thromboses c'est-à-dire des caillots sanguins venant obturer vaisseaux (du cerveau, dans le thorax, de la rate, dans le thorax), entraîne un tableau douloureux aigu. Les ulcères cutanés et l'atteinte de la rétine associés aux nécroses du tissu osseux, sont également des complications possibles de cette maladie du sang. L'espérance de vie est aujourd'hui > 40 ans. Le traitement est uniquement symptomatique (des signes que présente le patient) il fait appel aux antalgiques (antidouleurs) et à une réhydratation (réalimentation liquide du patient par perfusion). Les médicaments antidouleurs sont essentiellement les morphiniques (dérivés de la morphine). Il est quelquefois utile de procéder à des transfusions quand l'anémie est sévère, et que le patient présente des signes témoignant d'une atteinte du coeur et des poumons. La diminution de l'intensité des crises est obtenue, grâce à l'hydroxyurée (Hydréa). La prévention et l'éducation de la famille sont essentielles afin de prévenir les complications à cette maladie. Les vaccinations sont également souhaitables, il s'agit de la vaccination pneumococcique, méningococcique et antihaemophilus B.
  • L'hémoglobine S/C est une maladie génétique est le résultat d'une transmission d'une anomalie génétique de la part du père et de la mère. L'un des deux parents transmet le gène C l'autre le gène S. Les manifestations cliniques, c'est-à-dire les signes que présente le patient sont comparables à ceux de la drépanocytose, mais on constate, à l'intérieur du sang, la présence de cellules cibles et de globules rouges falciformes(en forme de faux).  Au cours de cette pathologie hématologique (concernant le sang), il existe une possibilité de nécrose aseptique épiphysaire, autrement dit, on constate quelquefois la destruction des extrémités de certains os, alors qu'il n'y a pas eu d'infection par un micro-organisme. En effet, le plus souvent la destruction osseuse que l'on appelle ostéolyse est le résultat d'une infection par un microbe, ce n'est pas le cas au cours de cette affection. Le processus de destruction du tissu osseux est équivalent à celui survenant au cours de la drépanocytose classique. La maladie se manifeste généralement durant la grossesse, et est susceptible d'aboutir à un infarctus des poumons c'est-à-dire un défaut d'irrigation de l'appareil respiratoire aboutissant finalement à sa destruction par défaut d'oxygénation de ces tissus (phénomène équivalant à celui de l'infarctus du myocarde). L'électrophorèse permet de mettre en évidence la présence d'hémoglobine S et d'hémoglobine C.
  • L'hémoglobinose S est une maladie homozygote c'est-à-dire que le patient a reçu un gène S de la mère et un gène S du père. Au cours de cette affection on observe une anémie avec des hématies falciformes. Il existe une forme d'hémoglobinose qui est un état hétérozygote A/S, souvent asymptomatique c'est-à-dire au cours de laquelle le patient ne présente aucun symptôme.
  • L'hémoglobinose C D et E, quand elle concerne les patients homozygotes c'est-à-dire quand le patient reçoit un gène anormal du père et un gène anormal de la mère, on constate la présence d'une anémie hémolytique chronique, généralement modérée. Le plus souvent les états hétérozygotes, c'est-à-dire quand le patient ne reçoit qu'un gène soit du père soit de la mère sont le plus souvent asymptomatiques (le patient ne présente aucun signe). Les variétés d'hémoglobine C sont observées essentiellement chez les noirs. Les hémoglobinoses E, quant à elles, se rencontrent essentiellement dans le sud-est de l'Asie où l'on pense qu'elles concernent environ 30 % des individus.
  • L'hémoglobine instable. Il existe un grand nombre de variétés d'hémoglobine instable (Zurich, Cologne etc.). Les patients présentent dans ce cas une anémie hémolytique chronique plus ou moins importante, et des accès d'hémolyses aiguës, qui sont le résultat, comme cela survient dans le déficit en glucose six phosphates déshydrogénase, de la prise de certains médicaments essentiellement des sulfamides. L'examen du patient montre fréquemment une augmentation de volume de la rate (splénomégalie) et la présence d'urines noires. Les urines noires sont dues à des pigments dipyrroliques. Le laboratoire met également en évidence la présence de corps de Heinz à l'intérieur des globules rouges, grâce à la coloration par le bleu de crésyl. L'électrophorèse permet de mettre en évidence des anomalies de l'hémoglobine, ces anomalies étant inconstantes. Le traitement de ce type d'hémoglobinopathie nécessite des transfusions essentiellement lors des crises hémolytiques (épisodes durant lesquelles les globules rouges éclatent). Il est nécessaire d'éviter les substances susceptibles de déclencher les crises (médicaments ou autres toxiques).​
  • L'hémoglobine avec affinité anormale pour l'oxygène.
  • Le syndrome de persistance de l'hémoglobine fœtale se caractérise par un taux élevé d'hémoglobine fœtale jusqu'à 35 %. Au cours de cette affection le patient ne présente pas de critère de gravité.
  • Des hémoglobinopathies combinées.
  • La méthémoglobinémie désigne la présence à l'intérieur des globules rouges d'un pigment anormal entrant habituellement dans la composition de l'hémoglobine. Ceci est le résultat d'un excès d'oxydation du fer, qui rentre normalement c'est-à-dire physiologiquement dans la synthèse de l'hémoglobine (l'hémoglobine est constituée de fer et d'une protéine : la globine). L'hémoglobine est un pigment qui en l'occurence possède la capacité de transporter l'oxygène en quantité normale satisfaisante, (quand il n'existe pas d'hémoglobinopathie c'est-à-dire de maladie de l'hémoglobine). La présence en trop grande quantité de  méthémoglobinémie à l'intérieur des globules rouges est pathologique, mais pas très grave. En effet, cette substance est décelable relativement aisément, car elle modifie la coloration particulière des téguments et en particulier des muqueuses comme celle des lèvres, ce qui aboutit à ce que l'on appelle la cyanose donnant un aspect violacé à ces organes. Le sang quant à lui adopte une coloration proche de celle du chocolat. La constitution en trop grande importance de méthémoglobinémie, à l'intérieur des globules rouges, peut être le résultat d'une intoxication par des nitrites ou des nitrates essentiellement chez le nourrisson à cause d'une préparation du biberon ou de soupe avec de l'eau contenant ces molécules en trop grande quantité. La présence de chlorate de soude, de benzène de phénacétine, de sulfamides et de sulfones, substances, qu'il est possible de rencontrer à l'intérieur des herbicides, peut également engendrer la fabrication en trop grande quantité de méthémoglobinémie. D'autres par un défaut de fonctionnement des mécanismes enzymatiques c'est-à-dire de transformation chimique ou plus précisément biochimique à l'intérieur de l'organisme et plus précisément l'intérieur des globules rouges, enzymes qui permettent de maintenir le fer de l'hémoglobine à un état (que les chimistes nomment réduit) est également une des causes de méthémoglobinémie élevée. Enfin une anomalie de la structure elle-même de l'hémoglobine comme cela se rencontre au cours de certaines hémoglobinoses peut engendrer une méthémoglobinémie. Le traitement de cette affection nécessite l'ingestion de bleu de méthylène. Cette substance est active sauf pour certaines variétés de méthémoglobinémie et en particulier quand il existe un déficit en méthémoglobinémie réductase (variété d'enzyme). Habituellement ce type de pathologie est relativement bien toléré par le patient.
  • La sulfhémoglobine est un produit qui résulte de la transformation de l'hémoglobine au cours de l'intoxication par 2 substances chimiques : l'hydrogène sulfuré et par les sulfamides. Il s'agit d'un dérivé de l'hémoglobine constitué à la suite d'une réaction chimique, faisant intervenir certains composés industriels, et éventuellement certains médicaments à base de soufre. A l'instar de la carboxyhémoglobine et de la méthémoglobine, la sulfhémoglobine provoque chez un individu intoxiqué, une cyanose c'est-à-dire une diminution de la coloration des téguments (peau et muqueuse). Les muqueuses se définissent comme les couches de cellules qui recouvrent l'intérieur des organes creux en contact avec l'air. L'affinité de la méthémoglobine pour l'oxygène est environ 140 fois plus faible, que celle de l'hémoglobine. La formation de la sulfhémoglobine est irréversible, ce qui signifie que soit constituée à l'intérieur de globules rouges celle-ci ne revient à l'état d'hémoglobine originelle. Néanmoins la méthémoglobine disparaît progressivement avec la disparition du globule rouge (hématie), au fur et à mesure, du renouvellement de ceux-ci. Il est possible de doser la méthémoglobine dans le sang en utilisant une méthode biologique utilisée en laboratoire : la spectrophotométrie.
  • La carboxyhémoglobine.
  • La bêtathalassémie est une maladie génétique, qui entraîne un défaut de synthèse de l'hémoglobine à l'intérieur du globule rouge. Ceci aboutit à une diminution du volume des hématies (globules rouges), que l'on appelle microcytose. Il est nécessaire de distinguer plusieurs types de thalassémies selon la variété de la chaîne protéique qui entre dans la composition de l'hémoglobine en question (chaîne de globine) dont la synthèse est anormale. La sévérité de la thalassémie est fonction du déficit de cette synthèse. Cette maladie est fréquente chez les patients d'origine méditerranéenne. Les individus hétérozygotes, c'est-à-dire ayant reçu le gène anormal que de leur père ou de leur mère, entraînent l'apparition d'une thalassémie généralement inapparente avec des globules rouges petits, et quelquefois un nombre de globules rouges légèrement augmentés. Ceci n'entraîne pas l'apparition d'autres symptômes et aucun handicap majeur. Le diagnostic de cette variété de thalassémie est porté grâce à l'électrophorèse de l'hémoglobine, qui montre une augmentation peu importante c'est-à-dire environ trois à 5 % du taux d'hémoglobine A2. Les traitements sont inutiles dans ce cas. Les sujets homozygotes quant à eux c'est-à-dire ceux qui ont reçu un gène anormal de la mère et du père ont une thalassémie qui se caractérise par une anémie microcytaire (globules rouges de petits volumes) généralement sévère et qui nécessite des transfusions dès les premiers mois, ou les premières années de la vie. Il s'agit entre autres de la maladie de Cooley. L'examen physique chez ces patients montre une augmentation de volume de la rate (splénomégalie), et une jaunisse peu importante (subictère) due à la trop grande fragilité des globules rouges associée à une hémolyse. L'électrophorèse de l'hémoglobine porte le diagnostic.
  • L'alphathalassémie est due à une diminution de la synthèse des chaînes alpha. Ce type de pathologie concerne essentiellement les asiatiques et les noirs africains. L'alphathalassémie se transmet selon un mode plus complexe que la bêtathalassémie, à cause de l'existence de quatre chaînes alpha chez les sujets normaux. En effet, selon que l'anomalie concerne une ou plusieurs des quatre chaînes, cette pathologie présente une expression plus ou moins intense. Pour les formes bénignes l'alphathalassémie est semblable à une forme de bêtathalassémie hétérozygote. Pour les formes plus graves l'alphathalassémie est susceptible d'aboutir au décès du foetus avant la naissance. Il existe des cas intermédiaires qui sont comparables aux formes homozygotes de la bêtathalassémie. Le diagnostic de cette maladie et plus précisément des formes peu sévères n'est pas évident car l'électrophorèse n'oriente pas le diagnostic avec certitude étant donné que l'hémoglobine est quelquefois normale. Il existe d'autres variétés de thalassémies ou de syndrome (ensemble de symptômes) voisin.

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