Érythrocyte

Érythrocytes

L'érythrocyte (du grec erythros : rouge et kutos : cellule), ou hématie, plus communément appelé globule rouge, fait partie des éléments figurés du sang. Chez les mammifères, c'est une cellule anuclée (dépourvue de noyau donc incapable de se diviser), dont le cytoplasme est riche en hémoglobine mais pauvre en organites et qui assure le transport des gaz respiratoires dont le dioxygène (O₂) et le dioxyde de carbone (CO₂). Le terme d'anémie s'applique parfois (dans le langage courant en particulier) à une diminution du nombre de globules rouges, mais en réalité elle est définie par une diminution du taux d'hémoglobine (les deux étant souvent simultanées). Le volume relatif des globules rouges ou hématocrite est le volume occupé par les hématies dans un volume donné du sang total.

• L'hématocrite moyen est d'environ 45 %, considéré comme normal entre 40 et 52 % pour un homme, 37 à 46 % pour une femme.

• Le volume globulaire total est de 25 à 33 ml/kg chez l'homme, 22 à 28 ml/kg chez la femme.

• Le volume globulaire moyen (VGM) est de 85 à 98 µm³. Inférieur à 80 il définit la microcytose, supérieur à 100 il définit la macrocytose. Chez le nouveau-né, la normale est entre 100 et 110.

• La concentration corpusculaire moyenne en hémoglobine (CCMH) est de 32 à 36 g/100 mL.

• Le diamètre éryhtrocytaire peut varier de 6,8 à 7,3 µm.

Aspect d'un globule rouge mammalien normal

Le globule rouge mammalien normal se présente de profil comme un disque biconcave, de face comme un disque à centre plus clair : c'est une sorte de poche contenant l'hémoglobine. Cette forme lui confère une élasticité importante afin de remplir son rôle de transporteur d'oxygène à travers certains capillaires étroits. Le diamètre normal des globules rouges de face varie de 6,7 à 7,7 micromètres (moyenne 7,2 micromètres). Vus au microscope optique à l'état frais, ils sont de couleur rouge-orangé ; sur un frottis mince coloré au May-Grünwald Giemsa ou à la coloration de Wright, ils apparaissent plus rose. Leur forme est très bien visualisée au microscope électronique à balayage (MEB). Sur frottis épais, les globules rouges se disposent volontiers en rouleaux (particulièrement en présence d'un excès de fibrinogène ou d'une paraprotéine) et sont alors vus de profil.

Physiologie

• La biosynthèse des globules rouges commence au stade embryonnaire, à partir de la 3ème semaine de développement, au niveau du sac vitellin. La synthèse d'érythrocytes par le sac vitellin diminue vers la 5ème semaine pour disparaître complètement lors de la 9ème semaine de développement. Le relai est pris au cours du 3ème mois par le foie, puis par la moelle osseuse hématopoïétique à partir du 5ème mois de développement^[1]. Cette dernière restera le seul site de synthèse des érythrocytes chez l'adulte.
• Chez l'adulte, les globules rouges sont élaborés dans la moelle osseuse dite moelle hématopoïétique, que l’on retrouve dans les os plats (côtes, sternum, calvaria, os coxaux, clavicules) et aux extrémités (épiphyses) des os longs.
• La fabrication d'hématies par la moelle osseuse est appelée érythropoïèse. Tout commence avec des cellules souches hématopoïétiques, qui sont dites pluripotentes (elles pourront donner naissance à plusieurs types cellulaires). Certaines vont ensuite commencer à se différencier, et vont former les progéniteurs (BFU-E, CFU-E). Les premières cellules de la lignée érythrocytaire morphologiquement identifiables sont appelées proérythroblastes (pronormoblastes). Par division cellulaire (mitose) on passe à l'érythroblaste (normoblaste) basophile (en référence à la coloration du cytoplasme après coloration de May-Grünwald-Giemsa), puis à l'érythroblaste (normoblaste) polychromatophile de type I, puis de type II (également appelé orthochromatique, car la couleur de son cytoplasme est quasi-identique à celle de l'hématie) ; toutes ces cellules sont nucléées et -sauf circonstances pathologiques- sont exclusivement médullaires. A chaque étape, on observe une diminution de taille de la cellule (et de son noyau). Au fur et à mesure, les cellules vont se charger en hémoglobine, responsable de la couleur rouge de leur cytoplasme, et la concentration cytoplasmique en hémoglobine augmente. A la fin ("à l'entrée dans la circulation", pourrait-on dire), l'érythroblaste perd son noyau. Quelques mitochondries et des fragments de REG (réticulum endoplasmique granuleux) ou de Golgi persistent : c'est un réticulocyte qui a l'apparence d'un globule rouge en microscopie optique (une coloration spécifique est nécessaire pour le mettre en évidence, au bleu de crésyl brillant ou par fluorescence). Après quoi, l’expulsion de ces derniers résidus donnera naissance au globule rouge (érythrocyte ou hématie) mûr.
• L'érythropoïèse est régulée par différents facteurs de croissance. L'érythropoïétine (EPO) va agir en stimulant les progéniteurs, surtout les CFU-E, et ainsi favoriser in fine la production de globule rouge. L'érythropoïétine est majoritairement produite par le cortex rénal (environ 90% de la production) mais peut aussi être produite par le foie, le cerveau, l'utérus et peut même être produite artificiellement. Elle est actuellement utilisée à titre thérapeutique pour stimuler la production de globules rouges dans le traitement de certaines anémies, insuffisance rénale, au cours de certains traitements aplasiants... et comme agent dopant chez certains athlètes.
• Chez l'homme, leur durée de vie atteint 120 jours, et près de 1 % des globules rouges d'un individu sont remplacés quotidiennement^[2].

Valeurs plasmatiques normales

• Diamètre : 7µm.
• Hématocrite : 47% chez l'homme (± 7%) ; 42% chez la femme (±5%).
• Nombre moyen de globules rouges : 4,6 à 6,2 T/L chez l'homme et de 4,2 à 5,4 T/L chez la femme.
• Taux globulaire moyen d'hémoglobine (TGMH = Hémoglobine par Globule rouge) : de 28 à 34 pg.
• Volume globulaire moyen (VGM = Hématocrite au nombre de GR) : environ 90 fl.
• Concentration corpusculaire hémoglobinique (CCH = Hémoglobine par hématocrite) : environ 35%.

Composition

• On trouve environ 30 pg d'hémoglobine par hématie.
• Ce sont des disques aplatis, avec un centre plus fin que les bords. Leur forme est dite biconcave.
• La membrane érythrocytaire, est constituée d'une bi-couche lipidique dont la partie centrale entre les surfaces, externe et interne, est hydrophobe. Divers glycolipides et protéines plus ou moins glycosylées -dont le polymorphisme est à l'origine des groupes sanguins (ABO, MNS, Rh, Kell, etc. présents à la surface des hématies), glycophorines, aquaporines, AChe, Glut 1, Na+/K+ ATPase et protéine bande 3 (transférant HCO3- contre Cl-), entre autres, traversent ou sont également présents sur cette membrane, offrent une protection mécanique et antiagrégante (glycocalix), ou contre l'action du complément (DAF et CD59), permettent les échanges entre l'érythrocyte et le mileu extérieur ou l'ancrage de cette membrane lipidique au cytosquelette interne.
• Leur cytosquelette, a été découvert au début des années 1980 et comprend : spectrine (dimère), protéine bande 4.1 (fixant l'actine), ankyrine, glycophorine (dimère), protéine bande 3, et des microfilaments intermédiaires à l'intérieur, leur permettant de conserver leur forme caractéristique, tout en leur conférant une très grande souplesse, indispensable pour passer dans les capillaires sanguins les plus fins.
• Chez les mammifères, ils n'ont pas de noyau, et par conséquent pas d'ADN nucléaire ni d'ailleurs de mitochondries. En revanche, les actinoptérygiens, les amphibiens et les reptiles (au sens phylogénétique donc incluant les oiseaux) possèdent des hématies nucléées (Sporn and Dingman, 1963, Science).

Rôle des hématies

• Le transport de l'oxygène des poumons aux tissus et cellules du corps, grâce à l'hémoglobine contenue dans l'ergastoplasme (réticulum endoplasmique granuleux), à l'intérieur des globules rouges.
• La régulation du pH sanguin et le transport du CO₂ grâce à l'anhydrase carbonique, une enzyme présente à la surface des hématies qui transforme les bicarbonates en CO₂ ou l'inverse, selon les besoins du corps. Ainsi, les hématies transforment le CO₂ fabriqué par les cellules en bicarbonates, puis elles vont jusqu'aux poumons, où elles retransforment le bicarbonate en CO₂.
• Le transport de complexes immuns grâce au CD20, une molécule présente à la surface des hématies, qui fixe les complexes immuns et permet de les déplacer. Mais ceci est une arme à double tranchant, car en cas d'excès de complexes immuns dans le sang (par exemple au cours d'un lupus érythémateux systémique), les hématies déposent des complexes immuns dans le rein, ce qui aggrave les lésions rénales lors des lupus.
• Chez l'homme, elles portent à leur surface les antigènes des groupes sanguins érythrocytaires ABO, rhésus, Kell, Duffy^[2], entre autres.

Malformations des hématies

Les hématies peuvent être malformées suite à une déficience génétique ou beaucoup plus souvent, à une autre cause :

• Anomalies globales :
  • Acanthocytes
  • Anisochromie
  • Anisocytose
  • Annulocytes
  • Codocytes (Cellule-cible, en anglais: « Target cells »)
  • Dacryocytose
  • Drépanocytose (Drépanocytes ou « cellules en faucille » ou « cellules en feuille de houx »)
  • Elliptocytes
  • Fragmentocytes ou schizocytes (synonyme)
  • Hypochromie
  • Macrocytose
  • Mégalocytose
  • Microcytose
  • Ovalocytose
  • Poïkilocytose
  • Polychromatophilie
  • Rouleau formation
  • Schistocytes
  • Schizocytes, ou fragmentocytes (synonyme)
  • Sidérocytes
  • Sphérocytose
  • Stomatocytes

• Anomalies internes (inclusions dans les globules rouges) :
  • Réticulocyte (caractérise des hématies jeunes dont la proportion dans la circulation est appelée réticulocytose)
  • Corps de Howell-Jolly
  • Anneaux de Cabot
  • Corps de Heinz
  • Ponctuations basophiles
  • Sidérocytes

Bibliographie

• Yoshikawa, Haruhisa & Rapoport, Samuel (edited by), Cellular and molecular biology of erythrocytes, Baltimore/Tokyo, University Park Press/ University of Tokyo Press, 1974.

• Histone and DNA in isolated nuclei from chicken brain, liver, and erythrocytes. SPORN MB, DINGMAN CW. Science. 1963 Apr 19;140:316-8.

Notes et références

1. ↑ Développement embryonnaire du système hématopoïétique
2. ↑ ^{a et b} Harrisson Principes de Médecine Interne ISBN 2-257-17549-2