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Hématies (globules rouges)
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Les hématies (érythrocytes, globules rouges ou GR) sont des cellules anucléées, biconcaves, remplies d'hémoglobine, qui transportent l'oxygène et le dioxyde de carbone entre les poumons et les tissus. Ils sont produits dans la moelle osseuse rouge par un processus appelé érythropoïèse. Au cours de ce processus, les précurseurs érythroïdes dérivés de cellules souches subissent une série de changements morphologiques pour devenir des hématies matures.
Ces GR matures sont libérés dans la circulation sanguine, où ils survivent entre 100 et 120 jours. Comme vous pouvez le constater, les érythrocytes décrivent l'état de votre santé au cours des trois derniers mois, et ne peuvent donc pas être trompés facilement ! C'est la base du test de l'hémoglobine glyquée (HbA1c) que les diabétiques effectuent tous les 3 mois pour vérifier leur glycémie. Après 120 jours, les vieux GR sont recyclés par les macrophages de la rate, du foie, de la moelle osseuse et des ganglions lymphatiques (système réticulo-endothélial).
Cet article se concentrera sur l'histologie des érythrocytes, afin d'expliquer la structure, les fonctions et le cycle de vie de ces cellules.
| Structure | Forme biconcave Ne contient pas d'organites (y compris de noyau) Ne contient que l'hémoglobine |
| Fonctions | Échange et transport de gaz entre les poumons, le sang et les tissus (oxygène et dioxyde de carbone) Détermination du groupe sanguin |
| Origine | Moelle osseuse rouge (os plats) |
| Les étapes de l'érythropoïèse | Unité de formation de colonies - Érythroïde, proérythroblaste, érythroblaste, réticulocyte, érythrocyte |
| Sites de recyclage | Principalement dans la rate par éryptose |
| Troubles des érythrocytes | Anémie, polyglobulie |
Structure des hématies
Les hématies ont un diamètre constant de 7 à 8 µm, ce qui en fait des "règles histologiques" parfaites pour les comparaisons des tailles des différentes cellules lors des examens de routine. Cependant, ils ont une structure atypique par rapport à la majorité des cellules du corps humain. Tout d'abord, les érythrocytes ont une forme biconcave, qui ressemble à un beignet. Cela signifie que leur périphérie est plus épaisse que leur partie centrale. Cette caractéristique maximise la surface totale de la membrane cellulaire, ce qui facilite les échanges gazeux et le transport. En outre, les érythrocytes n'ont pas de noyau (anucléaire) ni d'autres organites intracellulaires, car ils disparaissent tous au cours de l'érythropoïèse. Les deux seules structures majeures restantes sont le cytoplasme, qui est entouré d'une membrane cellulaire.
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Cytoplasme
Le cytoplasme des GR est rempli d'hémoglobine, une protéine qui lie et transporte de manière réversible l'oxygène et le dioxyde de carbone. L'acidophilie de l'hémoglobine fait que les érythrocytes se colorent en rouge intense à l'éosine sur les échantillons de tissus colorés à l'hématoxyline et à l'éosine (H&E).
L'hémoglobine est un tétramère qui comprend quatre sous-unités polypeptidiques appelées chaînes de globine. Il existe quatre types de chaînes de globine (α, β, γ, δ) qui peuvent donner lieu à trois classes principales d'hémoglobine appelées HbA, HbA2 et HbF. L'hémoglobine HbA est de loin la plus répandue chez les adultes. Chaque sous-unité de globine contient un atome de fer lié à une molécule appelée hème. Le fer joue le rôle principal dans la liaison des gaz, c'est pourquoi chaque hémoglobine peut transporter jusqu'à quatre molécules d'oxygène ou de dioxyde de carbone.
Membrane cellulaire
La membrane cellulaire des hématies est une bicouche lipidique qui contient deux types de protéines membranaires : intégrales et périphériques. Les protéines membranaires intégrales sont plus nombreuses et s'étendent sur toute l'épaisseur de la membrane cellulaire. Elles fixent l'hémoglobine et servent de points d'ancrage au réseau cytosquelettique des GR. En outre, les protéines membranaires intégrales expriment les antigènes des groupes sanguins ABO. Diverses combinaisons de ces antigènes peuvent donner lieu à quatre groupes sanguins principaux : A, B, O et AB. Outre le groupe ABO, la membrane peut également contenir l'antigène Rh. Si une personne possède un Rh sur ses érythrocytes, son groupe sanguin sera Rh positif (par exemple AB+). Si le Rh est absent, le groupe est Rh négatif (par exemple AB-). Ces antigènes de surface des érythrocytes sont extrêmement importants pour les transfusions sanguines.
Les protéines membranaires périphériques se projettent uniquement dans le cytoplasme, étant situées sur la surface interne de la membrane plasmique. Ces protéines sont reliées entre elles par de nombreux filaments intracellulaires, formant un réseau cytosquelettique complexe en forme de maille le long de la membrane cellulaire interne. Ce réseau confère élasticité et résistance aux érythrocytes, ce qui leur permet de traverser les plus petits capillaires de notre corps sans se rompre.
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Fonction des hématies
Jusqu'à présent, vous avez vu la structure des GR, mais que font-ils réellement ? Le rôle principal des érythrocytes est le transport et l'échange de gaz (oxygène, dioxyde de carbone) entre les poumons et les tissus. Voici comment cela se passe en temps réel :
- Dans les capillaires pulmonaires, l'hémoglobine se lie à l'oxygène inhalé, formant l'oxyhémoglobine. Cette substance donne aux érythrocytes, et donc au sang artériel, une couleur rouge vif.
- Les érythrocytes riches en oxygène se déplacent ensuite dans les artères jusqu'à ce qu'ils atteignent les capillaires des tissus.
- Dans les capillaires tissulaires, l'oxygène est libéré de l'hémoglobine et se diffuse dans les tissus.
- Simultanément, le dioxyde de carbone des tissus se lie à l'hémoglobine, formant la désoxyhémoglobine. Cette substance donne aux GR et au sang veineux une couleur bleu violet.
- Les érythrocytes riches en dioxyde de carbone voyagent ensuite par le sang veineux vers le cœur, puis vers les poumons.
- Dans les capillaires pulmonaires, le dioxyde de carbone est libéré de l'hémoglobine en échange d'une nouvelle dose d'oxygène.
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Cycle de vie des hématies
Érythropoïèse
Le cycle de vie des érythrocytes comporte trois étapes : la production, la maturation et la destruction. La production d'érythrocytes (érythropoïèse) est l'un des sous-processus de l'hématopoïèse, qui se déroule dans la moelle osseuse rouge.
Les premières phases de l'hématopoïèse aboutissent à la création d'une cellule souche érythroïde, appelée CFU-E (Colony Forming Unit - Erythroid). Cette cellule marque le début de l'érythropoïèse, un processus principalement stimulé par l'hormone érythropoïétine. Les cellules CFU-E se trouvent dans les îlots érythroïdes de la moelle osseuse, où elles se répliquent et se différencient en érythrocytes matures. Le processus de différenciation produit plusieurs générations de cellules : proérythroblastes, érythroblastes, réticulocytes et érythrocytes. Chaque nouvelle population de cellules ressemble histologiquement de plus en plus aux érythrocytes.
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Vous trouverez tout ce qu'il faut savoir sur l'érythropoïèse dans notre article sur l'hématopoïèse, tandis que le tableau suivant vous fournira un bref résumé de toutes les générations de cellules et de leurs principales caractéristiques histologiques.
| Proérythroblaste | Grand noyau euchromatique avec un nucléole proéminent. Il contient de nombreux ribosomes pour la synthèse des sous-unités d'hémoglobine. |
| Érythroblaste basophile | Cytoplasme basophile intensément coloré car il contient encore plus de ribosomes qui synthétisent les sous-unités de l'hémoglobine. |
| Erythroblaste polychromatophile | Cytoplasme basophile avec de nombreux champs acidophiles. La première forme qui contient des molécules d'hémoglobine (champs acidophiles). |
| Érythroblaste acidophile | Forte acidophilie à partir de grandes agrégations d'hémoglobine. Il termine sa différenciation en expulsant le noyau. |
| Réticulocyte | Cellule anucléée qui se colore au bleu de crésyl brillant. Elle contient des polyribosomes. |
| Érythrocyte | Cellule anucléée dépourvue d'organites, ne contenant que des molécules d'hémoglobine. |
Cette unité d'étude vous permettra d'en savoir plus sur l'histologie du sang et de tester activement vos compétences.
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Destruction des hématies
Avec le temps passé dans la circulation, la membrane cellulaire des érythrocytes s'abîme. Les macrophages reconnaissent ce schéma morphologique d'un érythrocyte ancien ou inutilisable et le phagocytent. Le principal site d'élimination des érythrocytes, appelé éryptose, est la rate. Dans un organisme sain, l'éryptose est en équilibre avec l'érythropoïèse, assurant une quantité physiologique de GR.
Si vous vous souvenez bien, les chaînes de globine et les groupes hémiques contenant du fer sont les deux composants les plus importants de l'hémoglobine à l'intérieur d'un érythrocyte. Une fois phagocytés par les macrophages, ces composants sont séparés. Les chaînes polypeptidiques de globine sont dégradées en acides aminés, tandis que le fer est extrait de l'hème. La molécule de fer est ensuite transférée à la moelle osseuse pour être réutilisée dans de nouveaux cycles d'érythropoïèse, tandis que l'hème est métabolisé en bilirubine. Après des modifications supplémentaires dans le foie et les intestins, la bilirubine est excrétée dans l'urine et les fèces.
Faites notre quiz sur l'histologie du sang pour consolider vos connaissances.
Notes Cliniques
Troubles des érythrocytes
Les troubles érythrocytaires comprennent les anémies et les polyglobulies. Les anémies sont un groupe de maladies qui se manifestent par une faible capacité de transport de l'oxygène dans le sang. Elles sont principalement dues à une diminution du nombre d'érythrocytes ou à une réduction de la concentration d'hémoglobine dans les GR. En raison des anémies, les tissus ne sont pas suffisamment approvisionnés en oxygène, ce qui se traduit par une pâleur, une fatigue, un essoufflement et des vertiges.
Les anémies peuvent être classées en différents types, en fonction de leurs causes :
- Anémie hémolytique - causée par une dégradation ou une destruction accrue des érythrocytes.
- Anémie microcytaire, également connue sous le nom d'anémie ferriprive ou par carence martiale.
- L'anémie macrocytaire est causée par une carence en folate et/ou en vitamine B12. Ces éléments sont nécessaires à la différenciation des précurseurs érythrocytaires.
- L'anémie aplasique est due à une aplasie (destruction) de la moelle osseuse rouge. Elle peut survenir au cours d'une chimiothérapie.
Le contraire de l'anémie est une affection appelée polyglobulie, qui se définit par une numération élevée des globules rouges. Elle est beaucoup plus rare que les anémies.
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Kim Bengochea, Université Regis, Denver
