1

BIOCHIMIE DU SANG1. Métabolisme de l’erythrocyte2. Production et élimination d’éléments

cellulaires3. Metabolisme et Transport du Fe4. Composants du Plasma (structure &

fonction): protéines plasmatiques

Electrophoresis de Proteines du Plasma

- +

pI6.0 5.6 5.1 4.7

globulines albumine

γ β α1 α2

Electrophorèse des protéinessériques • Principale protéine du plasma.

• rôle important dans le maintien de la pression oncotique du sang• transporte diverses substances: ions (Ca, Mg), acides gras,bilirubine, divers médicaments, substances lilpophiles.• MW 66 000• Un seul peptide, 580 amino acides, sequence connue• Dimensions 80°A - forme de cœur• 50% α helix

Albumine

30 Å

80 Å• Synthèse– Foie, puis exportée– ~ 1-2 min– t0.5 en circulation - 19 jours– 14 g perdu par jour– 0.4 mg synthesisé par heure par g de foie

• Fonctions– Maintien de la pression oncoctique du sang (pression “Colloidale”): 80%

due à l’albumine• Faible poids moleculaire/ régule la répartition de H2O

– Transport d’acides gras: Foie vers tissus, liaison– Source d’acides aminés pour tissus (pinocytose)

• 60% albumine dans fluides tissulaires (interstitial)

2

Immunoglobulines• IgG – identifie les microorganismes - absorption et lyse• IgE – inhibe invasion de parasites; rôle dans reactions allergiques• IgD – inconnu• IgA – base de l’immunité passive - fourni par lait maternel -

agglutine agents infectieux des secretions extra-corporelles (larmes,mucus, etc)

• IgM – identifie les microorganismes - absorption et lysis

γ-Globulines• 20% des proteines du plasma• “γ” se réfère à la mobilité electrophoretique• Represente un groupe proteines de structure

variable– immunoglobulines

• Principal role immunochimique– =Anticorps - se combinent avec un antigène

specifique

• Unité structurale de base: 4 chaînespeptidiques

– PM = 2x55000 +2x27000 = 160000

Une immunoglobulines est formée dedeux chaînes lourdes (µ, γ, α, δ ou ε)et de deux chaînes légères (κ ou λ)

50.000 kD

25.000 kD

Organisation en domaines

3

Organisation en domainesUne immunoglobulines est formée dedeux chaînes lourdes (µ, γ, α, δ ou ε)et de deux chaînes légères (κ ou λ)

50.000 kD

25.000 kD

Organisation en domaines Organisation en domaines

4

• region variable varie selon les structures primaires, secondaireset tertiaires

• Base de la specificité de liaison à l’antigène (ca. 106)• 5 classes d’immunoglobulines

– IgG, IgA, IgM, IgD, IgE– structures differentes des regions constantes des chaînes lourdes– Certains sont des polymères (multiples de 4 chaines):

– IgA = dimère - MW 350 000,– IgM = pentamère - MW 900 000

IgM

Chaîne J

10 sites de fixationà l’antigène

3 sitesde

fixationau C1q

IgA• la forme sérique est monomérique• la forme sécrétée est polymérique

– 2 IgA– chaîne J– pièce sécrétoire

Facteurs de lacoagulation

-a- Fibrinogène 340 kDa Dimère symétrique Aα2 / Bβ2 / γ2 Protéine soluble, synthétisée dans le foie, présentedans le plasma et dans les granules α des plaquettes

D E D

Domaine central(extrémités N-ter)γ C-ter

Ββ C-ter

Αα C-ter

460 Å

Αα C-ter

Ββ C-ter

γ C-ter

MCG,

5

-b- Zymogènes de sérine protéases (enzymes protéolytiques) a) Facteurs II, VII, IX, X: - synthétisés dans le foie - présents dans le plasma - liaison calcium-dépendante aux phospholipides (-) déterminée par les résidus Gla (modification post-traductionnelle , vitK-dépendante) - sites de liaison aux protéines (enzymes, co-facteurs)

Gla: ac.γ-carboxyglutamique; K: kringle; SP: sérine protéase; EGF: facteur de croissanceépidermique.

FVII, FIX, FX

Membrane FII = prothrombine

SS

b) Facteur XI (FXII, prékallikréine): - synthétisés dans le foie, non vitK-dépendants, présents dans le plasma - domaines de liaison aux phospholipides (ex: domaine Apple A3 du FXI) et aux protéines (ex: domaines A2, A3 du FXI et FIX)

N-ter C-ter

MCG

Gla EGF1 EGF2 SP

N-ter C-terGla K1 K2 SP

SS

-I- Les intervenants

Facteurs de coagulation: Fibrinogène = protéine soluble, dimérique, capable de setransformer en un réseau de fibres (caillot). C’est le substrat finalde la coagulation

Pro-enzymes de la coagulation = . 5 zymogènes de sérine protéases (FII, VII, IX , X, XI), dont 4(FII, VII, IX , X ) dépendent de la vitamine K pour leur synthèse etont une affinité élevée pour les phospholipides (-) . 1 zymogène de transglutaminase, affinité élevée pour lefibrin(ogèn)e Co-facteurs = affinité élevée pour les PL, affinité sélective pourune enzyme et son substratNB: Les pro-enzymes et co-facteurs doivent subir uneprotéolyse pour acquérir leur activité biologique

Inhibiteurs de la coagulation:3 familles qui ciblent les sérine protéases (AT) , les co-facteurs(système de la PC) ou l’initiateur de la coagulation (TFPI).

2- Les protéines plasmatiques:

Coagulation du sang

3- Les protéines membranaires

a) Facteur tissulaire (50 kDa)

-Initiateur de la coagulation-Exprimé constitutivement par les fibroblastes, kératinocytes,cellules épithéliales

b) Thrombomoduline: TM , Endothelial Protein C Receptor:EPCR

-Régulateurs négatifs de la coagulation-Exprimés par les cellules endothéliales

Lectine TM(75 kDa)

EPCR (46 kDa)

N-terC-terEGF

1EGF

2EGF

3EGF

4EGF

5EGF

6Ser/Thr

α2 α1

Membrane

N-terC-ter FN-III FN-III

MCG

-I- Les intervenants

6

Voie exogène

Voie endogène

IXaIXPL+Ca2+

Facteur Tissulaire

VII + Ca2+FT-VIIa

X

Thrombine IIaProthrombine II

VaCa2+ +PL

XaXVIIIa Ca2+ + PF3

Fibrine

Fibrinesoluble

Fibrinogène

XIIIa

XIaXI

XIIaXII

KallicréinePréKallicréine

Surface électronégativecollagène sous-endothélial

KHPM

KHPM

XIIIV

VIII

Voie exogène: voie principale in vivo

Voie endogène: voie de consolidation

MediaFW

AdventiceFibroblaste

X

FTVIIa

VIIIaVa

IX

IXa

IIa

XaFibrine

Fibrinogène

II

Hémostase= obstruction d’une brèche vasculaire

Thrombine

Sous-endothelium

X

XI PKKXII

IXa

Xa

VIIIa

VaII

KHPM XIIa KHPMF.Willebrand

AdventiceFibroblaste

FTVIIa

VaII

Xa

VIIIaX

IXa

IX

VIII

V

Fibrine Fibrine stabiliséeFibrinogène

R Plaquette

XIIIaXIII

IX XIa

XIa

XIaXIaXIaXIaVII

XI

La thrombine amplifie sa formation

γ γB β B β

A α A α

γ γβ β

α α

Fibrine

Thrombine

Fibrinogène

1. Protéolyse du fibrinogène par la thrombine

Conversion du fibrinogène en fibrine

+fibrinopeptides A et B

7

γ γβ

α GPR GHR

γ γβ β

α α

2. Polymérisation des monomères de fibrine

Conversion du fibrinogène en fibrine

Liaison hydrogène

γ γβ β

GPR GHR

RPG RHG

α α

3. Stabilisation de la fibrine

Conversion du fibrinogène en fibrine

XIII XIIIaThrombine

Ca++

Liaison covalente

Ca++

•Fibrinoformation : Fibrinogène: 6 chaînes polypeptidiques Aα Bβ γγ, identiques 2à 2

-clivage extrémités N-Terminales des chaînes Aα Bβ : formation de monomères defibrine

-polymérisation des monomères de fibrine par liaisons H: formation de fibrineinstable et soluble

-stabilisation de la fibrinepar liaisons covalentes detransamidation grâce auXIIIa, entre les domainesappelés D (région C-terminales) desmonomères: formation defibrine insoluble

LA FIBRINOLYSEProcessus physiologique permettant destruction du caillot de fibrino-plaquettaire qui se déclenche dès que la cicatrisation de la brèche vasculaireest amorcée.

1-Mécanisme

-Plasminogène: glycoprotéine plasmatique, synthétisée par foie

-Activation plasminogène libère plasmine, qui reste localisée au niveaude la fibrine

-dégradation progressive de la fibrine en PDF, de plus en plus courts

-tous les PDFibrine contiennent structure domaines D-D appeléeD-Dimères (car les liaisons covalentes entre monomères de fibrine nesont pas rompues par la plasmine)

-existence de D-Dimères: preuve de la formation de fibrine stabiliséedonc d’une coagulation, puis de sa lyse par plasmine

Fibrine Produits de Dégradation de la Fibrine

PDF

PLASMINE Plasminogène

8

5.2-Test indirects

•Recherche et Dosage des PDF (Fibrine et Fibrinogène)

-tech. Immuno. par agglutination latex sensibilisé

-PDF sériques > 10 mg/L: témoin hyper-fibrino ou fibrigèno-lyse

•Dosage des D-Dimères

-tech. ELISA et tech. Immunoturbidimétrique

-D-Dimères sont spécifiques de l’activité de fibrinolyse, donc leurconcentration augmentent dans sérum après thrombose, mais aussilors de circonstances variées (âge, grossesse, cancers, infections,inflammation, post-opératoire…)

-utilisation du dosage: dosage à valeur prédictive négative, proche de100%, d’une thrombose

si D-Dimères sériques < 500 µg/L, exclusion du diagnosticd’un événement thrombotique chez un patient

Permet d’éviter investigations (angiographies, scintigraphies) difficiles, invasives et coûteuses

Le système plasminogène-plasmine

PAI-1

PAI-1

PAI-1

tPA

tPA

Digestion de la fibrine

PDF solubles

Fibrine

PgtPA

Plasmine

PgtPA

Digestion de la fibrine

Contrôle: PAI-1

Le système plasminogène-plasmine

α2-antiplasmine (Foie)PDF solubles

Fibrine

TAFI ( Foie)(pro-carboxypeptidaseB)

Pn

Cytokines

La régulation se fait au niveau : de la sécrétion et de la synthèsede récepteurs.

9

IgG

IgM

Réponse primaire Réponse secondaire

Titre

ant

icor

ps

Jours

210 7 14 28 35 420

101

100

1000

10,000

100,000

Première rencontre Deuxième rencontre

Réponse primaire : latence. IgM puis IGGRéponse secondaire : pas de latence. Taux élevé d’IgG

La réponse immune : primaire puis secondaire

Constitué d'un ensemble de protéines (~30) : système complément. Notion d’activation des composants par protéolyse en chaîne-> peptides actifs3 types de fonctions : - ligand (C1), action sur cellules réceptives (MP)

- activateurs (rôle dans l’inflammation)- complexe cytolytiques

Les composants du complément sont des protéines glycosylées, parfois multimériques

Le complément

Rôle du complément

Certains composants de la cascade du complément fixent la surface de l’Ag.Puis :

-Active la phagocytose par des cellules réceptives- Enclenche une cascade par la voie alterne. Phase finale : complexe d’attaque

membranes et destruction microorganisme

C3

C3b

C3a

Voie classique

C3

C3b

C3a

Microorganismes

Complexe Ag/Ac

Voie alterne

C7

C6 C5b

C8C9

membrane

lyse

cytoplasme

Récepteurs du complément

phagocytose

Complexe d’attaqueVoie classiqueFixation du complément

Fragment Fc, liaison aux récepteurs

Liaison à l’antigène

10

Voie alterne

Groupes sanguins

Carbohydrates sont surtout présents à la surfaceexterne de la membrane de l’erythrocyte

Associés aux antigènes spécifiques de groupessanguins: ABH & Lewis.

A gene product(A transferase)

Gal GlcGalGlcNAc

Red cell membraneType 2 precursorNote: 1→4 linkage

band 31

23

4

Fuc

1

23

4

GalNAc

Donor nucleotide(UDP-GalNAc)

Acceptor sugar(Galactose)

Specific 1→3linkage

Antigène du groupe A

11

12

Reactive Oxygen Species

••

..::

. .O

-

..

..:OHO..

:..

HH+HO..:

..

H O. .: :..-

.

..::O:

..O

.

.

..::O HO: :

..•. .

+ OH·

-1e-1e-1e -1e

H2OOH--O2 O2 H2O2

•• ••

Superoxideanion

(radical)

Hydrogenperoxide

Hydroxylradical

13

Metabolic generation of ROS

Formation of superoxide, O2-

ElectronDonor

ElectronAcceptor

Electronstransferred

CoQH2

(E.T.C. ofmitochondria)

O2 1

Hb Fe2+

(Red blood cells)O2 1

Metabolic generation of ROS

Formation of hydrogen peroxide and hydroxyl radicals

ElectronDonor

ElectronAcceptor

Electronstransferred

ROS

Fe2+

(all cells)H2O2 1 OH•

FADH2

(peroxisomes)O2 2 H2O2

Elimination of ROS

ANTIOXIDANTS

Vitamin EVitamin CVitamin A

ANTIOXIDANT ENZYMES

Vitamin E is an importantantioxidant

Partitions in membrane bilayers to protect lipidsfrom peroxidation

14

Elimination of ROS

ANTIOXIDANTS

Vitamin EVitamin CVitamin A

ANTIOXIDANT ENZYMES

Superoxide dismutase

Catalase

Glutathione peroxidase

Superoxide Dismutase-detoxification of superoxide radicals

+ O2+HOOH2 H+ + O-O

-O-O

-• •

Catalase-detoxification ofhydrogen peroxide

HOO:H + HO:OH O2 + 2 HOH

Glutathione peroxidase-detoxification ofhydrogen peroxide and other peroxides

GS:H + GS:H + HO:OH GS-SG + 2 HOH

GS-SG + HOH + ROH GS:H + GS:H + ROOH

HO2C CH CH2 CH2 C NH CH C NH CH2

NH2 CH2

SH

O O

CO2H

"business end"

Glutathione (GSH)