ÉRYTHROPOÏÈSE: STADES ET LEURS CARACTÉRISTIQUES, RÉGULATION, STIMULANTS - LA BIOLOGIE - 2025

L' érythropoïèse est le processus par lequel les globules rouges ou les érythrocytes se forment. Ces cellules sanguines, chez l'homme, ont une durée de vie moyenne de 4 mois et sont incapables de se reproduire. Pour cette raison, de nouveaux érythrocytes doivent être créés pour remplacer ceux qui meurent ou sont perdus dans les hémorragies.

Chez les hommes, le nombre de globules rouges est d'environ 54 millions par millilitre, tandis que chez les femmes, il est légèrement inférieur (48 millions). Environ 10 millions d'érythrocytes sont perdus quotidiennement, donc une quantité similaire doit être remplacée.

Sang humain, érythrocytes ou globules rouges et deux globules blancs. Tiré et édité de: Viascos.

Les érythrocytes sont formés d'érythroblastes nucléés présents dans la moelle osseuse rouge des mammifères, tandis que chez d'autres vertébrés, ils sont principalement produits dans les reins et la rate.

Lorsqu'ils atteignent la fin de leurs jours, ils se fragmentent; alors les cellules appelées macrophages les englobent. Ces macrophages sont présents dans le foie, la moelle osseuse rouge et la rate.

Lorsque les globules rouges sont détruits, le fer est recyclé pour être réutilisé, tandis que le reste de l'hémoglobine est transformé en un pigment biliaire appelé bilirubine.

L'érythropoïèse est stimulée par une hormone appelée érythropoïétine, mais le processus est régulé par différents facteurs, tels que la température, la pression d'oxygène, entre autres.

Les étapes et leurs caractéristiques

Chez les organismes adultes, l'érythropoïèse se produit dans des sites spécialisés de la moelle osseuse rouge appelés îlots érythroblastiques. Pour la formation des érythrocytes, plusieurs processus doivent se produire, allant de la prolifération cellulaire à la maturation des globules rouges, en passant par différentes étapes de différenciation cellulaire.

Au fur et à mesure que les cellules subissent des divisions mitotiques, leur taille et celle de leur noyau diminuent, ainsi que la condensation de la chromatine et l'hémoglobinisation. De plus, ils s'éloignent de la zone d'origine.

Dans les étapes finales, ils perdront le noyau et d'autres organites et entreront en circulation, migrant à travers les pores cytoplasmiques des cellules endothéliales.

Certains auteurs divisent l'ensemble du processus d'érythropoïèse en deux phases, la première de prolifération et de différenciation cellulaires; tandis que d'autres divisent le processus en fonction des caractéristiques spécifiques de la cellule à chaque étape, lorsqu'elle est observée avec la coloration de Wright. Sur la base de ce dernier, les stades de l'érythropoïèse sont:

1-Unités formant colonie éclatante

Ce sont les premières cellules sensibles à l'érythropoïétine, certains auteurs les appellent progéniteurs myéloïdes, ou encore BFU-E, pour son acronyme en anglais. Ils sont caractérisés par l'expression d'antigènes de surface tels que CD34, ainsi que par la présence de récepteurs d'érythropoïétine en faibles quantités.

2-cellules érythroïdes formant des colonies

Abrégés en anglais en CFU-E, ils sont capables de produire de petites colonies d'érythroblastes. Une autre caractéristique de ces cellules est que les quantités de récepteurs d'érythropoïétine sont beaucoup plus élevées que dans les unités formant des colonies en rafale.

3-proérythroblastes

Considéré comme la première étape de maturation des érythrocytes. Ils se caractérisent par leur grande taille (14 à 19 µm selon certains auteurs, jusqu'à 25 µm selon d'autres). Le noyau est arrondi et présente également des nucléoles et une chromatine abondante.

Considéré comme la première étape de maturation des érythrocytes. Ils se caractérisent par leur grande taille (14 à 19 µm selon certains auteurs, jusqu'à 25 µm selon d'autres). Le noyau est gros, arrondi, avec de la chromatine disposée sous forme de filaments et 2 ou 3 nucléoles.

À ce stade, l'absorption du fer plasmatique commence. Ils ont une demi-vie de 20 heures, pour passer par la mitose à l'étape suivante.

Érythroblastes 4-basophiles

Aussi appelés normoblastes, ils sont plus petits que leurs précurseurs. Ces cellules se colorent en bleu avec une coloration vitale, c'est-à-dire qu'elles sont basophiles. Le noyau est condensé, les nucléoles ont disparu et ils ont un grand nombre de ribosomes. À ce stade, la synthèse de l'hémoglobine commence.

Au début, ils sont connus sous le nom d'érythroblastes basophiles de type I et après une division mitotique, ils se transforment en type II, qui restent des basophiles et présentent une plus grande synthèse d'hémoglobine. La durée approximative des deux cellules, ensemble, est similaire à celle des proérythroblastes.

Hémoglobine. Tiré et édité de: Zephyris sur Wikipédia en anglais.

Érythroblastes 5-polychromatophiles

Elles sont formées par division mitotique d'érythroblastes basophiles de type II et sont les dernières cellules capables de se diviser par mitose. Leur taille varie de 8 à 12 µm et leur noyau est arrondi et condensé.

Le cytoplasme de ces cellules est coloré en gris plomb avec le colorant de Wright. Il a une concentration élevée d'hémoglobine et le nombre de ribosomes reste élevé.

Érythroblastes 6-orthochromatiques

La couleur de ces cellules est rose ou rouge en raison de la quantité d'hémoglobine qu'elles contiennent. Sa taille est légèrement inférieure à celle de ses précurseurs (7 à 10 µm) et il possède un petit noyau, qui va être expulsé par exocytose lorsque les cellules arrivent à maturité.

7-réticulocytes

Ils sont formés par différenciation des érythroblastes orthochromatiques, perdent des organites et remplissent leur cytoplasme d'hémoglobine. Ils restent dans la moelle osseuse rouge pendant deux à trois jours jusqu'à ce qu'ils migrent vers le sang où ils achèveront leur maturation.

8-érythrocytes

Ce sont les éléments formés matures, le produit final de l'érythropoïèse et sont formés par la maturation des réticulocytes. Ils ont une forme biconcave en raison de l'absence de noyau et de l'interaction entre le cytosquelette érythrocytaire et deux protéines appelées spectrine et actine.

Ce sont les cellules sanguines les plus abondantes, elles sont formées de réticulocytes. Chez les mammifères, ils ont une forme biconcave en raison de l'absence de noyau et de l'interaction entre le cytosquelette érythrocytaire et deux protéines appelées spectrine et actine. Chez d'autres vertébrés, ils sont arrondis et conservent le noyau.

Processus d'érythropoïèse. Tiré et édité de A.mikalauskas sur Wikipédia en langue lituanienne

Régulation de l'érythropoïèse

Bien que l'érythropoïétine stimule la formation de globules rouges pour améliorer la capacité de transport d'oxygène du sang, il existe plusieurs mécanismes fondamentaux pour réguler cette formation, notamment:

Pression d'oxygène

La concentration d'oxygène dans le sang régule l'érythropoïèse. Lorsque cette concentration est très faible dans le flux sanguin vers le rein, la production de globules rouges est stimulée.

Cette faible concentration d'O2 tissulaire peut survenir en raison d'une hypoxémie, d'une anémie, d'une ischémie rénale ou lorsque l'affinité de l'hémoglobine pour ce gaz est supérieure à la normale.

Miescher, en 1893, a été le premier à suggérer la relation entre l'hypoxie tissulaire et l'érythropoïèse. Cependant, cette hypoxie ne stimule pas directement la moelle osseuse à produire des globules rouges, comme l'a suggéré Miescher. Au contraire, il incite le rein à produire l'hormone érythropoïétine.

La production d'érythropoïétine due à l'hypoxie tissulaire est régulée génétiquement, et les récepteurs qui détectent une telle hypoxie se trouvent dans le rein. La production d'érythropoïétine est également augmentée en raison d'une baisse de la pression partielle d'oxygène tissulaire suite à une hémorragie.

Les cellules qui produisent l'érythropoïétine se trouvent dans les reins et le foie. L'augmentation de la production de cette hormone au cours de l'anémie est due à une augmentation du nombre de cellules qui la produisent.

Testostérone

La testostérone régule indirectement l'érythropoïèse, en régulant les niveaux de fer dans le sang. Cette hormone agit directement sur l'action d'une protéine cytoplasmique appelée BMP-Smad (bone morphogenetic protein-Smad pour son acronyme en anglais) dans les hépatocytes.

En raison de l'action de la testostérone, la transcription de l'hepcidine est supprimée. Cette hepcidine empêche le passage du fer des cellules dans le plasma à partir des macrophages qui recyclent le fer, entraînant une diminution drastique du fer sanguin.

En cas d'hypoferrémie, il y aura une inhibition de l'érythropoïétine, car il n'y aura pas de fer pour la production d'érythrocytes.

Température

Il a été démontré que la température avait un effet sur l'érythripoïèse. Les expositions à de très basses températures entraînent la nécessité de produire de la chaleur dans les tissus.

Cela nécessite d'augmenter la quantité d'érythrocytes afin de fournir de l'oxygène aux tissus périphériques. Cependant, il n'est pas tout à fait clair comment ce type de régulation se produit.

Régulation paracrine

Apparemment, il y a une production d'érythropoïétine par les neurones du système nerveux central, pour se protéger des dommages ischémiques et de l'apoptose. Cependant, les scientifiques n'ont pas encore été en mesure de le prouver.

Agents stimulants de l'érythropoïèse

Les agents stimulant l'érythropoïèse (ASE) sont des agents responsables de la stimulation de la production d'érythrocytes. L'érythropoïétine est l'hormone naturellement responsable de ce processus, mais il existe également des produits synthétiques aux propriétés similaires.

L'érythropoïétine est une hormone synthétisée principalement dans le rein. Au cours des premiers stades de développement, le foie est également impliqué dans la production active d'érythropoïétine. Cependant, à mesure que le développement progresse, ce dernier organe joue un rôle moins important dans le processus.

L'érythrocyte commence à disperser les récepteurs de l'érythropoïétine à la surface de la membrane. L'érythropoïétine active une série de cascades de transduction du signal intercellulaire qui produisent initialement la synthèse de l'hémoglobine et amènent les réticulocytes à agir plus rapidement et à être libérés dans la circulation.

ESA artificielles

Les AES artificielles sont classées en générations (de la première à la troisième), en fonction de la date à laquelle elles ont été créées et commercialisées. Ils sont structurellement et fonctionnellement similaires à l'érythropoïétine.

Les ASE de première génération sont connus sous le nom d'époétine alpha, bêta et delta. Les deux premiers sont produits par recombinaison à partir de cellules animales et ont une demi-vie d'environ 8 heures dans l'organisme. L'époétine delta, quant à elle, est synthétisée à partir de cellules humaines.

La darbepoetin alfa est un ESA de deuxième génération, produit à partir de cellules de hamster chinois en utilisant une technologie appelée ADN recombinant. Il a une demi-vie plus de trois fois supérieure à celle des ASE de première génération. Comme pour les époétines, certains athlètes de haut niveau ont utilisé la darbepoetin comme moyen de dopage.

L'activateur continu des récepteurs de l'érythropoïétine, ou CERA pour son acronyme en anglais, est le nom générique des ESA de troisième génération. Ils ne tentent pas de simuler la structure et la fonction de l'érythropoïétine, mais agissent en stimulant son récepteur, augmentant ainsi ses effets.

Sa demi-vie est de plusieurs semaines au lieu d'heures, comme les médicaments précédents. Utilisé commercialement depuis 2008, cependant, son utilisation illicite dans les activités sportives remonte apparemment à deux à trois ans avant sa commercialisation légale.

Érythropoïèse inefficace

Une érythropoïèse inefficace ou inefficace survient lorsque les globules rouges formés sont défectueux et sont généralement détruits avant ou peu de temps après avoir quitté la moelle osseuse.

Une érythropoïèse inefficace peut être due à des défauts de synthèse des acides nucléiques, du groupe hème ou des globines. Ces défauts provoquent différents types d'anémie.

Défauts dans la synthèse des acides nucléiques

Dans ce cas, il existe une carence en acide folique et en cobalamine, la synthèse de l'ADN est inhibée dans le noyau des cellules qui favorisent les érythrocytes, de sorte qu'ils sont incapables de se diviser par mitose. Le cytoplasme, pour sa part, augmente son volume (macrocytose), à ​​l'origine d'une grosse cellule appelée mégaloblaste.

Dans ces cas, une série d'anémies appelées anémies mégaloblastiques se forment, dont la plus courante est l'anémie pernicieuse. Dans cette maladie, il n'y a pas d'absorption de vitamine B12 dans l'intestin grêle.

Les autres causes d'anémie mégaloblastique comprennent les maladies digestives, la malabsorption, la carence en acide folique et en raison de certains médicaments.

Les symptômes de ce type d'anémie comprennent une pâleur anormale, de l'irritabilité, une perte d'appétit, de la diarrhée, des difficultés à marcher ou une faiblesse musculaire. Selon la cause, il peut être traité avec des suppléments de vitamines ou d'acide folique.

Défauts dans la synthèse du groupe hème

Une érythropoïèse inefficace due à une carence dans la synthèse du fer peut provoquer deux types d'anémie; anémie microcytaire due à une carence en fer et à une anémie sidéroblastique.

L'anémie microcytaire est connue comme un groupe d'anémies caractérisées par des globules rouges petits et pâles, ils peuvent avoir différentes origines, y compris la thalassémie et l'érythropoïèse inefficace.

Dans l'anémie sidéroblastique, les taux de fer et d'hémosidérine sont très élevés. L'hémosidérine est un pigment jaune dérivé de l'hémoglobine et apparaît lorsque les niveaux du métal sont supérieurs à la normale. Ce type d'anémie entraîne la mort des basophiles dans la moelle osseuse rouge et il n'y a pas de synthèse d'hémoglobine.

Déficience en fer. Tiré et édité de: Erhabor Osaro (professeur associé).

On l'appelle anémie sidéroblastique car les érythrocytes se développent anormalement en raison de l'accumulation de fer sous forme de granules, recevant le nom de sidéroblastes. L'anémie sidéroblastique peut être congénitale ou secondaire et avoir différentes causes.

Défauts dans la synthèse de la globine

Dans ce cas, une anémie falciforme et une bêta-thalassémie surviennent. L'anémie falciforme est également connue sous le nom d'anémie falciforme. Il est produit par une mutation génétique qui conduit à la substitution de l'acide glutamique à la valine lors de la synthèse de la bêta globine.

En raison de cette substitution, l'affinité de l'hémoglobine pour l'oxygène diminue et il y a atrophie de l'érythrocyte, acquérant une forme de faucille au lieu de la forme normale de disque biconcave. Le patient atteint d'anémie falciforme est sensible aux micro-infarctus et à l'hémolyse.

La thalassémie est une maladie causée par un codage génétique inadéquat des α- et β-globines qui conduit à la mort précoce de l'érythrocyte. Il existe une centaine de mutations différentes qui peuvent provoquer une thalassémie avec des degrés de gravité variables.

Références

1. Erithropoïèse. Sur Wikipedia. Récupéré de en.wikipedia.org.
2. JP Labbrozzi (2015). Production d'érythrocytes à partir de cellules CD34 ^{+ du} sang du cordon ombilical. Thèse de doctorat. Université autonome de Barcelone. Espagne.
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5. Agent stimulant de l'érithropoïèse. Sur Wikipedia. Récupéré de en.wikipedia.org.
6. Érithropoïèse inefficace. Sur Wikipedia. Récupéré de en.wikipedia.org.