Elements figurés du sangSylvain Clauser

Laboratoire d’HématologieHôpital Ambroise Paré

• Cellules du sang

- Description

- Origine: hématopoïèse

- Fonctions et notions de pathologie

- Mesure: Numération Formule Sanguine

• Tissu liquide

Généralités

- Circule dans les vaisseaux

- Fonctions multiples et vitales

- 5 à 6 L chez l’homme, 4 à 5 L chez la femme

Composition du sang• Tissu = cellules :

hématies (≈ 94 %), plaquettes (≈ 6 %), leucocytes (1-2 ‰)

• En suspension dans un liquide: plasma

Plasma

Plaquettes leucocytes

Hématies

Sur anticoagulant

Centrifugation

• ≈ 90 % d’eau

• Solutés minéraux– Ions: Na+, K+, Cl-, Ca2+, …

• Gaz dissous– O2 (1,5 %), CO2 (5 %)

• Solutés organiques– Protéines plasmatiques

• Albumine (> 50 %)• Immunoglobulines (20 %) • Autres,

dont protéines de la coagulation– Substances en transit

• Nutriments: lipides, glucides, acides aminés

• Déchets métaboliques: urée, acide urique, bilirubine, …

• Hormones

Composition du plasma

Sérum

Caillotsanguin

Sans anticoagulant

Sérum =

Plasma sans les protéines de la coagulation

Les cellules du sang (1)

Microscope, grossissement x 63, après coloration

Plaquette (2-3 µm)

Hématie (7 µm)

Leucocytes(8-30 µm)

Les cellules du sang (2)

Granulocytes (polynucléaires)

8-10 µm

Lymphocyte

neutrophile

éosinophile

basophile

14-18 µm

Monocyte

20-30 µm

Hématopoïèse• Siège

– Foie, rate: fœtus

– Moelle osseuse:• Enfant < 4-5 ans: tous les os• Adultes: Os plats = sternum, os iliaques, côtes, vertèbres, crâne• Sujet âgé: involution adipeuse

Lamelle osseuse (trabécule)Adipocytes

Cellules de la moelle

Organisation de la moelle osseuse• Cellules hématopoïétiques

• Vascularisation:– Permet le passage des

cellules sanguines matures dans la circulation

• Ostéoblastes/ostéoclastes– À l’interface os-moelle– Synthèse/destruction

osseuse

• Cellules stromalesDifférents types de cellules avec différentes fonctions

–Destruction des cellules hématopoïétiques anormales ou âgés

–Synthèse de la matrice extra-cellulaire = trame de soutien

–Synthèse de cytokines: • Stimulation de l’hématopoïèse (facteurs de croissance) ou inhibition• « Micro-environnement » médullaire Régulation de l’hématopoïèse

Cellules hématopoïétiques

Trabécules osseuses

Vascularisation

Ostéoblastes/ostéoclastes

Cellules stromales

Trame de soutien

Hématies Plaquettes Granulocytes Monocytes Lymphocytes B Lymphocytes T

Cellule Souche Hématopoïétique

Image d’après PNAS, 2003

Progéniteurs

0.01 %

0.1 %

Précurseurs

> 99 %

Cellules mûres

Divisions cellulaires

Cellules hématopoïétiques (1)

Cellules hématopoïétiques (2)Divisions cellulaires

Cellules souches hématopoïétiques• Multipotentes• Autorenouvellement• 90 % quiescentes (ne se divisent pas)

Progéniteurs

• Engagement progressif et irréversible vers 1 ou 2 lignées

• Autorenouvellement diminué

Précurseurs• Engagement irréversible dans une lignée

• Morphologiquement identifiables

• Pas d’autorenouvellement

• Capacité importante à se diviser: maturation

Cellule Souche Hématopoïétique

Progéniteur Myéloïde Progéniteurs Lymphoïdes CFU-GEMM CFU-L

Progéniteurs T Progéniteurs B

Lignées hématopoïétiques (1)

Capable de se différencier vers:

- Lignée érythroblastique (Globules rouges) - Lignée mégacaryocytaire (Plaquettes)- Lignée granuleuse (Polynucléaires)- Lignée monocytaire (Monocytes) Lymphocytes T

Thymus Organes lymphoïdes 2aires

(ganglions, rate….)

Lymphocytes B

Sortie de la moelle

CFU-GEMM

Cellule Souche Hématopoïétique

Progéniteurs Myéloïdes Progéniteurs Lymphoïdes

Lignées hématopoïétiques (2)

Progéniteurs des différentes lignées

BFU-MK BFU-E CFU-GM CFU Eo CFU-Ba

CFU-MK CFU-E

Plaquettes GR PNN Monocyte PNE PNB

SANG

Précurseurs: - engagés dans une lignée - divisions : maturation

CFU-GEMM

BFU-MK BFU-E CFU-GM CFU Eo CFU-Ba

CFU-MK CFU-E

Plaquettes GR PNN Monocyte PNE PNB

Cellule Souche Hématopoïétique

Progéniteurs des différentes lignées

Progéniteurs Myéloïdes Progéniteurs Lymphoïdes

Rôle des facteurs de croissance

Facteurs de croissance

• Multipotents– GM-CSF– SCF

GM-CSFGM-CSF

GM-CSFGM-CSF

GM-CSFGM-CSF

SCF SCF

SCF

SCF

SCF

Tpo

Epo

Epo

G-CSF M-CSF IL-5

• Restreints– Thrombopoïétine

(Tpo)– Erythropoïétine (Epo)– G-CSF– M-CSF– Interleukine 5 (IL-5)

CFU-GEMM ErythropoièseBFU-E

CFU-E

(Progéniteurs pluripotents)

(Progéniteurs tardifs spécialisés)

Proérythroblaste

Erythroblastesbasophiles

Erythroblastespolychromatophiles

Erythroblastesacidophiles

Expulsion du noyau

5-7 j

Hématies

• Précurseurs des GR: érythroblastes

• 4 mitoses entre le Proérythroblaste et l’hématie

• Hématies = Globule Rouge

• Durée de vie: 120jChaque jour: perte de 1/120 des hématies

érythropoièse permanenteSi besoin: x 7-8

PRECURSEURS

SANG

Hématies (1)

• Fonction unique:– Transport de l’oxygène vers les tissus

• Cytoplasme rempli d’Hémoglobine (Hb)– Molécule fixant l’O2

– 4 chaînes de globine, chacune associées à un groupement hème

– Hème:• Molécule contenant 1 atome de Fer• Site de fixation de l’O2

– Globine:• 2 chaînes α et 2 chaînes β• D’autres types de chaînes existent

- minoritaires chez l’adulte- majoritaires avant la naissance

: hème

• Membrane: plasticité

pb de déformation (pathologies de la membrane ou de l’hémoglobine)

Hémolyse

Hématies (2)

• Enzymes– Empêchent l’oxydation de l’ Hb par l’O2 qu’elle transporte

– Oxydation: Fe2+ transformé en Fe3+

– Hb oxydée: perte de la capacité de fixer l’O2

• Cellule sans noyau– Plus de synthèse d’Hb et d’enzyme

Mesure des Globules Rouges• Nombre de GR

– Normale: Homme 4.5 à 5.8 x T/L (Tera = 1012)

Femme 3.8 à 5.4 x T/L– Aucun intérêt en pratique

≈ 65 %Plasma(+ Plaquettes et leucocytes)

≈ 45 %GR : Hématocrite

• Hématocrite– Pourcentage du volume sanguin occupé par les GR– Normale: H 40 à 50 %

F 37 à 47 %

• Hémoglobine– Quantité totale d’Hb par dL de sang – Normale: H 13 à 17.5 g/dL

F 12 à 15.5 g/dL– Paramètre le plus important

• Reflète la quantité d’O2 transportée par les GR

Anémie• Définition

– Hémoglobine < 13 G/dL (Homme) ou < 12 g/dL (Femme)

• La quantité d’O2 apportée aux tissus est insuffisante– Apparition des symptomes

Petits GRNb GR: N

Hb: ↓

Anémie

Gros GRNb GR: ↓

Hb: N

Pas d’ anémie

Sujet normalNb GR: N

Hb: N

GR

Plasma

Autres paramètres descriptifs des GR

• Permettent d’orienter la démarche diagnostique devant une anémie

• Volume Globulaire Moyen (VGM):– Taille moyenne des GR– Normale: 80 - 100 fL (1 femtolitre = 10-15 litre)

• < 80 fL: Microcytaire• > 100 fL: Macrocytaire

– Calcul: VGM = Hte / Nb GR

• Concentration Corpusculaire Moyenne en Hémoglobine (CCMH)– Concentration moyenne d’Hb dans 100 ml de GR– Normale: 32 – 36 % (grammes pour 100 ml)

• < 32 %: hypochromie. Signifie qu’il n’y a pas assez d’Hb dans les hématies: difficulté de fabrication de l’Hb• CCMH > 36 %: n’existe pas

– Calcul: Hb / Hte

• Teneur Corpusculaire Moyenne en Hémoglobine (TCMH)– Concentration moyenne d’Hb dans 1 GR– Normale: 27 – 31 pg– Calcul: Hb / Nb GR– Pas d’intérêt en pratique

Réticulocytes

Expulsion du noyau

MOELLE

SANG

Réticulocytes• Hématies jeunes

– Possèdent un vestige d’ARN ribosomal– Mise en évidence par une coloration spéciale

• Permettent d’évaluer la production de GR par la moelle

– Aucune utilité chez le sujet normal

Réticulocytes > 150 G/L

• Anémie régénérative

• La moelle produit des GR pour tenter de compenser l’anémie

• La cause de l’anémie est extra-médullaire•

Réticulocytes < 100 G/L

• Anémie arégénérative

• L’anémie est causée par une insuffisance de production de GR par la moelle •

Anémie

Anémie: signes cliniques

• Anémie modérée (Hb 8-11 g/dL)– Pâleur cutanéo-muqueuse– Fatigue, essoufflement à l’effort

• Anémie sévère (Hb < 7-8 g/dL)– Fatigue, essoufflement permanents– Céphalées, bourdonnements d’oreille, mouches volantes

• Anémie extrême (Hb < 3g/dL)– Coma anémique– Infarctus du myocarde

• Vitesse d’installation– Rapide: symptômes importants– Lente (chronique): symptômes moins importants pour un même taux d’Hb

Paumes d’enfants anémiques par rapport à leurs parents

Principales causes d’anémie (1)

ANEMIE

Microcytaire Normocytaire ou Macrocytaire

Anémies par anomalies de synthèse de l’ Hb(arégénératives)

• Carence en Fer– Saignement chronique– Carence d’apport

• Inflammation – Sequestration du Fer dans les macrophages

• Thalassémie– Maladie génétique– Fabrication insuffisante des chaînes de globine

VGM ?

Arégénérative Régénérative

Réticulocytes?

Principales causes d’anémie (2)

Arégénérative

ANEMIENormocytaire ou Macrocytaire

Insuffisance de production des GR par la moelle

• Carence en Vitamine B12 et Folates– Nécessaires à la synthèse d’ADN (division cellulaire)– Entraîne une très forte ↑ du VGM

• Pathologie de la moelle – Aplasie médullaire

• Production insuffisante des cellules du sang par la moelle• Origine toxique: ex: chimiothérapie• Origine inexpliquée

– Myélodysplasie• Production de précurseurs anormaux par la moelle• Maturation anormale de ces précurseurs

– Envahissement médullaire• Leucémie aiguë• Métastase de cancer

Erythroblaste anormal à 4 noyaux dans une myélodysplasie

Principales causes d’anémie (3)

Arégénérative

ANEMIENormocytaire ou Macrocytaire

Cause extra-médullaire

• Hémorragie aiguë– ↑ des Réticulocytes 3j après

• Hémolyse Destruction des GR dans la circulation

– Pathologies des GR• Hémoglobine anormale (ex: drépanocytose)• Anomalies des enzymes des GR• Anomalie de la membrane des GR

– Prothèses valvulaires cardiaques

– Anémie hémolytique auto-immune• Réaction immunitaire anormale contre les GR

Régénérative

Polyglobulie• Homme: Hb > 18, 5 g/dL, Femme: Hb > 16, 5 g/dL

• Le plus souvent lié à un excès de fabrication de GR par la moelle suite à une ↑de l’Epo

• Epo synthétisée par le rein en fonction de l’O2 sanguin

• Hypoxie (↓O2 sanguin)– Maladies pulmonaires ou cardiaques– Très haute altitude

• Hypersécrétion anormale d’Epo– Tumeurs du rein, autres tumeurs

• Polyglobulie primitive (maladie de Vaquez) – Fabrication excessive de GR par la moelle– Les cellules souches sont anormalement sensibles à l’Epo, et se dirigent vers la lignée érythroblastique– Liée à la mutation de JAK2

• Conséquences de la polyglobulie– Hyperviscosité sanguine pouvant entraîner des thromboses (formation de caillots obstruant les

vaisseaux)

• Mégacaryocyte– Précurseur dans la moelle– Très grande taille– Production des plaquettes par fragmentation

de son cytoplasme

Les plaquettes

• Plaquettes– Normale: 150 – 400 G/L (Giga = 109)

– Durée de vie: 10 jours

– Destruction dans la rate

– Fonction :Acteur essentiel de la coagulation(hémostase, cf cours)

• Plaquettes < 150 G/L : thrombopénie– Risque de saignement

• 50 - 80 G/L: pas de saignement spontané, surtout provoqué– Traumatisme, injection intra-musculaire, chirurgie à éviter

• 20- 50 G/L: risque faible de saignement spontané• < 20 G/L: risque majeur de saignement spontané et grave

• Symptômes• Provoqués: hémorragie ou ecchymose au niveau du traumatisme• Spontanés: hémorragies cutanéo-muqueuses (surtout < 20 G/L)

– Ecchymose– Purpura pétéchial– Epistaxis– Gingivorragies– Ménorragie– Hémorragie digestive (< 10 G/L)– Hémorragie intra-cranienne (< 10 G/L)

Thrombopénie

Purpura pétéchial

Ecchymoses

• Insuffisance de production par la moelle– Moelle pathologique (myélodysplasie, leucémie…)

– Chimiothérapie: toxicité médullaire

– S’accompagne souvent d’une atteinte des autres lignées hématopoïétiques(anémie, leucopénie…)

Principales causes de thrombopénie

• Destruction des plaquettes dans la circulationDue à une réaction immunitaire anormale

– Après une infection virale • VIH, hépatites…

– Après la prise d’un médicament

– Maladie auto-immune• Lupus

– Aucune cause retrouvée (le + souvent): Purpura Thrombopénique Idiopathique/Immunologique (PTI)

• Plaquettes > 400 G/L

• Au-dessus de 1000 G/L: risque de thrombose artérielle

• Principales causes

• Infections

• Splénectomie

• Thrombocytémie essentielle– Pathologie de la moelle entraînant la fabrication d’un excès de plaquettes

Thrombocytose

thrombus

Plaque d’athérosclérose

• Normale: 1.8 à 7.5 G/L

• Rôle– Phagocytose des corps étrangers: bactéries +++

Polynucléaires Neutrophiles

Anticorps

Bactéries

VAISSEAUCellules endothéliales

1. Chimiotactisme

2. Diapédèse

3. Phagocytose

TISSU

4. Bactéricidie et bactériolyse

• Chimiotactisme– Attraction par des substances

bactériennes

• Diapédèse– Passage dans les tissus

• Phagocytose– Englobement de la bactérie

• Contenu des granules des PNN– tue la bactérie (bactéricidie)– puis la détruit (bactériolyse)– Substances toxiques

contenues dans les granules(dérivés de l’O2, enzymes…)

• Mort du PNN– Formation du pus5. Pus

Neutropénie• PNN < 1.8 G/L

• Grave si < 0.5 G/L: agranulocytose– Risque majeur d’infection– Isolement du malade

• Chambre seul• Masque, surblouse• Mesures d’hygiène

– Surveillance régulière de la température

• Principales causes de neutropénie grave– Toxicité d’un médicament

– Chimiothérapie

– Pathologie de la moelle

Polynucléaires Neutrophiles: margination

• PNN: 2 secteurs• 50 % en circulation• 50 % marginés = collés aux parois vasculaires

• PNN marginés: passent dans la circulation en cas de besoin

• Numération:• Ne mesure que les PNN en circulation

• Chez certains patients• Souvent race noire• Augmentation de la margination• Fausse neutropénie• Aucune conséquence pathologique

Polynucléose neutrophile

• PNN > 7.5 G/L

• Infection +++

• Leucémie myéloïde chronique:– Pathologie de la moelle entraînant un excès de fabrication de toute la lignée granuleuse

(neutrophiles, éosinophiles, basophiles)

Polynucléaires Eosinophiles• Normale: 0.1 à 0.5 G/L

• Rôle: – Participe à la réaction allergique– Défense contre certains parasites (helminthes)– Contient des médiateurs de l’inflammation et substance toxiques

• Hyperéosinophilie (> 0.5 G/L)Principales causes:– Allergies: asthme, eczéma, allergie médicamenteuse– Atteinte parasitaire

Polynucléaires Basophiles

• Normale: 0 à 0.2 G/L

• Rôle: – Mal connu– Contient des médiateurs de l’inflammation

• Basophilie (> 0.2 G/L)– Très rare– Non relié à des pathologies particulières– Sauf: leucémie myéloïde chronique (augmentation des PNN, PNE et PNB)

Monocytes (1)• Normale: 0.2 à 1 G/L

Macrophage

VAISSEAU TISSU • Passage dans les tissus– Transformation en macrophages

• Phagocytose et destruction des bactéries

– Similaire aux PNN– Ne meurent pas ensuite– Durée de vie très longue (mois)

• Phagocytose des « déchets »– Cellules âgées ou mortesex: -hématies âgées (moelle, rate,

foie) -PNN morts

– Poussières dans les poumons

Cellule morte

Monocytes (2)• Cellule présentatrice d’antigène

- Présentation des antigènes phagocytés aux lymphocytes

- Participation à la réaction immunitaire acquise

(voir cours d’ Immunologie)

Bactérie

Lymphocytes

Phagocytose

Présentationaux lymphocytes

Monocytose• Monocytes > 1 G/L

• Infections – Bactéries, virus, parasites

• Leucémie myélo-monocytaire chronique:– Pathologie de la moelle entraînant un excès de fabrication de monocytes

Monocytopénie• Monocytes < 0.2 G/L

–Survient rarement–Souvent associé à neutropénie (ex: chimiothérapie)

Lymphocytes• Normale: 1.5 à 4.0 G/L

• Rôle majeur dans l’immunité acquise

• RAPPEL: Notions d’immunologie (cf cours)– Immunité innée:

• Défense non spécifique• PNN, monocytes/macrophages, PNE, PNB: phagocytose de

l’élément pathogène

– Immunité acquise:• Défense spécifique• Basé sur la reconnaissance d’un antigène par un récepteur immunitaire (récepteur T ou anticorps)• Lymphocytes B: synthèse des anticorps• Lymphocytes T: possèdent un récepteur T

– T CD8 « cytotoxique »: destruction des cellules infectées– T CD4 « helper »:

• reconnaît un Antigène présenté par une Cellule Présentatrice d’Antigène

• Amplifie l’action des Lymphocytes B, T CD8 et des macrophages

Immunoglobuline(anticorps)

Hyperlymphocytose• Lymphocytes > 4 G/L

• Physiologique chez l’enfant « formule inversée »– Normalisation vers 10 ans

• Infections virales +++– EBV (mononucléose), VZV (varicelle), HSV (herpès), hépatite, primo-infection VIH

• Pathologies tumorales du tissu lymphoïde– Lymphomes, Leucémie lymphoïde chronique

Lymphopénie• Lymphocytes < 1.5 G/L

• Déficits immunitaires: très rares, découverts chez le petit enfant

• Chimiothérapie, immunosuppresseurs

• Infection VIH

La Numération Formule Sanguine (NFS)• Sur tube EDTA (bouchon violet)

Unité Normales

Leucocytes G/L 4 – 10

Hématies T/LH: 4,5 – 5,8F: 3,8 – 5,4

Hémoglobine g/dLH: 13 – 17,5F: 12 – 15,5

Hématocrite %H: 40 - 50F: 37 - 47

VGM fL 80 – 100

CCMH % 32 – 36

TCMH pg 27 – 31

Plaquettes G/L 150 - 400

Réticulocytes(ajoutés en cas

d’anémie)G/L

25 – 100(normes établies chez le sujet

normal donc sans intérêt)

• Formule Sanguine

Unité Normales

Polynucléaires Neutrophiles G/L 1,8 – 7,5

Polynucléaires Eosinophiles G/L 0,1 – 0,5

Polynucléaires Basophiles G/L 0 – 0,2

Lymphocytes G/L 1,5 – 4

Monocytes G/L 0,2 – 1

NB: les valeurs de la formule en % ne doivent pas être prises en compte.Seules les valeurs absolues en G/L sont interprétables.

• Numération Globulaire

Principes de mesure de la Numération

• Chaque passage d’une cellule par le micro-orifice augmente l’impédance mesurée par les 2 electrodes

• Impédance proportionelle à la taille

Cellule photo-

électriqueSOURCE

Diluant DiluantEchantillon

• Mesure de la diffraction d’un faisceau lumineux au passage des cellules

Impédance

Optique

Source lumineuse

Cuve de

mesure

Filtre

Photo-détecteur

Principes de mesure de l’Hémoglobine

• Lyse des GR: libération de l’hémoglobine

• Mesure spectrophotométrique– Longueur d’onde à 540 nm (rouge)

Principes de mesure de la Formule (1)

• Principe de Cytométrie en Flux

• Passage des cellules devant un laser

• Diffusion de la lumière différente selon

– La taille

– La granularité• Grains dans le cytoplasme

Taille

Granularité

Ly

MoPNN PNE

Principes de mesure de la Formule (2)

• L’automate ne parvient pas à bien séparer les populations

• Nécessiter de faire un frottis

• Coloration du frottis

• Lecture au microscope– Permet de faire la formule

• % de chaque type de GB

– Permet de voir des cellules anormales

Exemple de cellules anormales visibles au frottis

• Drépanocytes– Hématies déformées en forme de faucille

• Drépanocytose:– Anomalie génétique de l’hémoglobine– Hémoglobine anormale = Hémoglobine S– Précipitation de l’HbS: déformation

anormale de l’hématie– Anémie par destruction des GR

(hémolyse)

• Blaste– Précurseur immature

• Leucémie aiguë– Pathologie tumorale de la moelle osseuse– Envahissement par des cellules

immatures (blastes)– Les blastes peuvent ensuite passer dans

le sang