Ce que tu dois savoir faire après cette fiche
- 1.Décrire la structure de l'hémoglobine (hème, globine, tétramère).
- 2.Connaître les différentes chaînes de globine et les hémoglobines embryonnaires, fœtales et adultes normales.
- 3.Décrire les 4 niveaux de structure de la globine.
- 4.Connaître les fonctions de l'hémoglobine et ses principales méthodes d'étude.
Sommaire de la fiche
Introduction
L'hémoglobine (Hb), pigment donnant sa couleur rouge au sang, est le principal constituant du globule rouge (90 % de son poids sec), dont la fonction essentielle est le transport de l'oxygène vers les tissus (terme créé par Hoppe-Seyler en 1862). Elle représente un peu plus de 1 % du poids corporel total, avec une masse moléculaire d'environ 64 500 daltons.
- Synthèse : au niveau des mitochondries, du progéniteur érythroblastique jusqu'au stade réticulocyte.
I. Structure générale
L'hémoglobine est un tétramère : 4 sous-unités identiques 2 à 2, chacune composée d'un groupement prosthétique, l'hème (avec un atome de fer), et d'une chaîne polypeptidique, la globine (d'où le nom hémoglobine).
1. L'hème
- Identique pour toutes les hémoglobines : ferro-protoporphyrine = protoporphyrine IX + atome de fer ferreux (Fe²⁺). Synthétisé dans les mitochondries.
2. Le fer
- Seul l'état ferreux (Fe²⁺) permet la fixation de l'O₂ (le Fe³⁺ en est incapable). Le fer présente 6 liaisons de coordinance : 4 pour l'hème, et 2 valences libres — l'une pour la globine (liaison avec l'histidine proximale), l'autre pour l'O₂.
3. La globine et ses chaînes
| Chaîne | Symbole | Caractéristique |
|---|---|---|
| Alpha | α | 141 acides aminés |
| Bêta | β | 146 acides aminés |
| Delta | δ | 146 acides aminés (diffère de β par 10 AA) |
| Epsilon | ε | 146 acides aminés — embryonnaire (3 premiers mois) |
| Gamma | γ | 146 acides aminés (diffère de β par 39 AA) — fœtale |
| Zêta | ζ | 146 acides aminés — embryonnaire (3 premiers mois) |
- Le contrôle génétique des chaînes de globine se fait sur 2 chromosomes : le chromosome 16 (famille α : ζ, α) et le chromosome 11 (famille β : ε, γ, δ, β).
II. Évolution ontogénique des hémoglobines
| Période | Hémoglobine(s) | Composition / particularités |
|---|---|---|
| Embryonnaire | Hb Gower 1, Hb Gower 2, Hb Portland | ζ2ε2 ; α2ε2 ; ζ2γ2 respectivement |
| Fœtale | Hb F (α2γ2) +++ et HbA (α2β2, 5-10 %) | Synthèse dès le 37e jour de gestation, atteint 90 % vers 8-10 semaines, reste constante jusqu'à la naissance |
| Adulte (profil atteint 6 mois après la naissance) | HbA (α2β2) > 95 % ; Hb A2 (α2δ2) 2- 3,5 % ; Hb F à l'état de trace (< 1 %) | Profil hémoglobinique normal de l'adulte |
III. Les niveaux de structure de la globine
| Niveau | Description |
|---|---|
| Structure primaire | Séquence linéaire des acides aminés reliés par liaisons peptidiques |
| Structure secondaire | Hélice à 8 segments (hélice α) |
| Structure tertiaire | Repliement sphéroïde stabilisé par des forces hydrophobes, ménageant une poche hydrophobe centrale (« poche de l'hème ») où s'insère l'hème |
| Structure quaternaire (tétramérique) | Assemblage des 4 sous-unités, ménageant une cavité centrale où s'insère le 2,3- diphosphoglycérate (2,3-DPG), expulsé lorsque l'Hb est oxygénée |
IV. Fonctions de l'hémoglobine
- 3 fonctions principales : transport de l'O₂ des poumons vers les tissus (fonction majeure), transport du CO₂ des tissus vers les poumons (40 % du CO2 total transporté), et maintien du pH sanguin entre 7,35 et 7,45 (pouvoir tampon).
V. Méthodes d'étude
| Méthode | Principe / usage |
|---|---|
| Hémogramme | Taux d'Hb, CCMH, TCMH |
| Test de Kleihauer | Recherche de l'HbF dans les GR par sa résistance en milieu acide (l'HbA étant soluble en milieu acide) |
| Recherche de corps de Heinz | Précipités d'hémoglobine dénaturée, visualisés au Bleu de Crésyl Brillant |
| Techniques électrophorétiques | Électrophorèse, isoélectrofocalisation, électrophorèse capillaire |
| Autres | HPLC (chromatographie en phase liquide à haute performance), biologie moléculaire |
VI. Les anomalies de l'hémoglobine
| Type d'anomalie | Mécanisme | Exemples |
|---|---|---|
| Anomalies qualitatives | Substitution d'un acide aminé | Drépanocytose (hémoglobinose S) |
| Anomalies quantitatives | Défaut de synthèse d'une chaîne de globine | Thalassémies (α ou β) |
| Anomalies de la synthèse de l'hème | — | Porphyries |
- Sur le plan quantitatif global, un déficit en hémoglobine définit l'anémie, un excès (mesuré par l'hématocrite) définit la polyglobulie.
Conclusion
L'hémoglobine, tétramère associant 2 paires de chaînes de globine à 4 groupements hème, assure le transport de l'oxygène, du dioxyde de carbone et le maintien de l'équilibre acido-basique sanguin. Son profil évolue au cours de l'ontogenèse (embryonnaire, fœtal, adulte), sous contrôle génétique précis situé sur les chromosomes 11 et 16, dont les altérations qualitatives ou quantitatives définissent respectivement les hémoglobinopathies et les thalassémies. La connaissance de cette structure prépare l'étude du métabolisme du fer et des vitamines B12/B9, cofacteurs indispensables à sa synthèse, ainsi que celle des anémies, objets des chapitres suivants.
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