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Le SANG Medecins 1ère année

Entwicklung von Blutzellen aus einer Stammzelle im Knochenmark Unter Einfluss von hämatopoietischer Wachstumsfaktoren

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BIOCHIMIE DU SANG 1.  Métabolisme de l’erythrocyte 2.  Production et élimination d’éléments

cellulaires 3.  Metabolisme et Transport du Fe 4.  Composants du Plasma (structure &

fonction)

Érythrocyte •  Globule rouge ou hématie •  Disque biconcave, anucléé •  Hémoglobine (97%) •  Transporte 20% du gaz carbonique •  Grande surface/volume •  Production d’ATP par voie anaérobie •  Pas de mitochondries

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1- STRUCTURE ET METABOLISME

1.1 Généralités

•  Disque biconcave Ø moyen 7,5 µm, épaisseur 2 µm, surface 145 µm2

•  Cellule anucléée, contenu eau 70%, Hb 25%, protéines, enzymes, ions

•  Acidophile

• Durée de vie limitée 120 j, car absence de renouvellement enzymatique

1- STRUCTURE ET METABOLISME

1.2 Membrane érythrocytaire

•  essentielle dans maintien de sa forme et assurant la déformabilité (plasticité), ce qui permet le passage de capillaire de Ø < au sien

• Plasticité du GR: rapport S/V favorable, constitution mb

• viscosité interne en relation avec quantité et qualité de Hb

• Lors de pathologies =>dysfonction de la membrane ou de Hb:

=> Hyper-Hémolyse car GR moins déformables

•  Double couche Phospholipidique

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1.2 Membrane érythrocytaire

• Échanges transmembranaire: nombreux transports transmembranaires.

-apport substrats énergétiques (glucose)

-fonctionnement des systèmes enzymatiques

-maintien des [ions] intraglobulaires

-pompe ATPase Na+/K+ Mg2+ dépendante

-pompe ATPase Ca2+Mg2+ dépendante

-pompe HCO3-/Cl-

1.3 Métabolisme érythrocytaire

•  Fonctions du GR: transport O2 et CO2

•  Maintien intégrité de la membrane et de l’Hb, contre oxydation et hyper-hydratation

• Systèmes protecteurs nécessitent de l’énergie

• Métabolisme du Glucose:

- 90% Glycolyse anaérobie: Formation ATP, NADH, 2,3BPG (shunt de Rapoport)

- 10% voie des pentoses: formation NADPH

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Glucose

Glucose 6 Phosphate

Glycolyse anaérobie Voie des pentoses Phosphates

Trioses Phosphates

NADPH

NADPH +H+

Glutathion oxydé

2 Glutathions réduits

R-O-OH

R-OH + H20

NAD

NADH + H+

ATP

ADP + P

Pyruvate

Lactate

ENERGIE

Maintien de l’Hème à l’état fonctionnel Fe2+

Maintien de la forme biconcave

Renouvellement lipides membranaires

Pompes cationiques

Protection contre les oxydants

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Métabolisme du Glucose érythrocytaire

G6PDH NADP+

(GSSG)

(GSH)

O2

2,3 Bisphospho glycerat

(2,3 BPG)

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2,3-Diphosphoglycerate (2,3-DPG)

mutase

Phosphatase

Luebering-Rapoport shunt

génère NADPH nécesssaire pour GSH-reductase

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•  Utilisation:

- ATP: pompes ATPases, renouvellement lipides mb

- 2,3 bis-Phospho-Glycérate (BPG): effecteur allostérique de Hb, qui diminue son affinité pour O2

- NADPH: coenzyme de glutathion réductase, régénération du Glutathion γGlu-Cys-Gly (GSH)

2 G-SH + R-O-OH G-S-S-G + H2O + R-OH

Glutathion peroxydase

G-S-S-G + NADPH,H+ 2 G-SH + NADP+

Glutathion réductase

- NADH: coenzyme de Methémoglobine réductase

MetHb (Fe3+) + NADH,H+ Hb(Fe2+) + NAD+

MetHb réductase

Pyruvat

Beeinflusst O2 Affinität von Häm

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•  Lipides 40%, Protéines 52%, Glucides 8%

• Lipides: 70% PhosphoLipides , 30% Cholestérol

-Feuillet interne: riche en phosphatidylsérine et phosphatidyléthanolamine

-Feuillet externe: riche en phosphatidylcholine et sphingomyéline

Composition Membrane (flexibilité, stress mécanique)

- Protéines extrinsèques: constituent le cytosquelette sous membrane,

- ce réseau de protéines est rattaché à la mb par une protéine d’ancrage :

ankyrine

Actine

Protéine bande 4.1

Spectrine

Protéine bande 4.2

• Protéines: les interactions entre protéines trans-membranaires et protéines extrinsèques du cytosquelette permettent le maintien de l’intégrité structurale

-Protéines transmembranaires:

protéine bande 3: transporteur anions HCO3-/Cl-

les glycophorines (sialoglycoprotéines): porteurs de charges négatives

Glycerinaldehyd dehydrogenase

Aldolase

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Les Proteines de la membrane sont solubilisées par le sodium dodecyl sulphate (SDS) et séparatées selon leur taille par SDS-PAGE.

IDENTIFICATION de PROTEINES

Major plasma membrane proteins of the Red Blood Cell

•  Spectrin (peripheral protein on cytosolic surface) •  Ankyrin attaches spectrin (& the cytoskeleton) to

the inner surface to the red cell plasma membrane

•  Glycophorin also attaches the cytoskeleton to the red cell plasma membrane

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Ankyrin binds to spectrin and to the cytosolic domain of band 3 protein, a transmembrane protein

Spectrin also attached to band 4.1 protein, which is in turn anchored to the membrane by association with the cytosolic domain of glycophorin, a transmembrane protein

Spectrin, actin, ankyrin et band 4.1 sont des proteines membranaires peripheriques

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Band 3 et glycophorin sont des proteines membranaires integrales (transmembranaires)

Functions of Integral Red Cell plasma membrane proteins

•  Glycophorin –  Function unkown apart from its role in anchoring the cytoskeleton.

–  major sialoglycoprotein of the human erythrocyte membrane. –  It consists of at least two sialoglycopeptides and is composed of 60%

carbohydrate including sialic acid and 40% protein.-> very hydrophilic charged coat -> circulation without adhering to other cells or vessel walls –  involved in a number of different biological activities including the

binding of influenza viruses, kidney bean phytohemagglutinin, and wheat germ agglutinin.

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Functions of Integral Red Cell plasma membrane proteins

•  Glycophorin

Functions of Red Cell plasma membrane proteins

•  Band 3 protein –  Multipass transmembrane protein (12 TM domains) –  Takes its name from its position relative to other

proteins on SDS-polyacrylamide gels

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Les Proteines de la membrane sont solubilisées par le sodium dodecyl sulphate (SDS) et séparatées selon leur taille par SDS-PAGE.

IDENTIFICATION de PROTEINES

Function of Band 3 Protein

•  Catalyzes the coupled transport of anions –  Red blood cells carry oxygen from the lungs to tissues

•  Also carry CO2 from tissues to the lungs (herein is the role of Band 3 protein)

–  CO2 only sparingly soluble in water, hence carried as bicarbonate (HCO3

-)

H20 + CO2 ↔ HCO3- + H+

–  Band 3 protein transports HCO3- across the membrane in

exchange for Cl- •  By making the cell membrane permeable to HCO3

-, Band 3 protein increases the amount of CO2 the red blood cell can carry.

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Glycosyltrasferases

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Glykosyltrasferasen sind in der Membran verankert

Wenige Basensubstitutionen verändern Spezifität

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HBO-System Lewis

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Rhesus antigene werden von 2 Genen auf Chromosom 1 codiert. -> rhesus system -> Protein Antigene (C, D oder E)

D-Antigen -> Rhesus + dd-> Deletion von D-Gensequenz homozygot

D antigen am immunogensten: Rh+: CDE, cDE, CDe, cDe Rh-: Cde, cde, cdE, CdE