Les éléments figurés du sang et leurs analyses

2.2 Cycle de la vie et grandes fonctions : Les éléments du sang et l'hématopoïèse

Le sang est un tissu conjonctif liquide essentiel, de couleur rouge et d'aspect visqueux, qui circule dans les vaisseaux. L'étude de ses composants, notamment les éléments figurés, est cruciale pour évaluer la santé d'un individu. L'hémogramme, ou numération formule sanguine (NFS), est l'analyse clé permettant d'apprécier ces éléments : les globules rouges, les plaquettes et les globules blancs.

Les analyses de sang : Généralités et Prélèvement

Pour une analyse sanguine, le prélèvement est généralement effectué chez un patient à jeun. Il s'agit d'un prélèvement de sang veineux, réalisé dans un tube sous vide, avec un volume de 2 à 5 ml.

Les différents traitements du prélèvement sanguin

• Sérum : Obtenu par sédimentation du sang après coagulation. Il contient toutes les protéines du sang, à l'exception du fibrinogène.

• Plasma : Obtenu par centrifugation du sang après ajout d'un anticoagulant. Il contient toutes les protéines du sang, y compris le fibrinogène.

Donc : Sérum = Plasma - Fibrinogène

Les différents types d'analyses de sang

Les analyses de sang sont classées en plusieurs catégories selon les éléments étudiés :

• Hématologie

  • Cytologie : NFS (Numération Sanguine et Formule Leucocytaire), Frottis sanguin, Réticulocytes, Vitesse de Sédimentation (VS).

  • Immuno-Hématologie : Groupage sanguin ABO/Rhésus, Recherche d'Agglutinines Irrégulières (RAI), Sérologies virales, bactériennes et parasitaires.

  • Bilan de coagulation : Temps de Céphaline Kaolin (TCK), Taux de Prothrombine (TP), Temps de saignement, Fibrinogène, INR.

• Bactériologie-Parasitologie

  • Frottis Sanguin : Recherche de parasites.

  • Hémoculture : Recherche de septicémie.

• Biochimie

  • Ionogramme : Équilibre électrolytique.

  • Bilan lipidique : Cholestérol.

  • Glycémie : Taux de sucre.

  • Bilan Martial : Fer.

  • Protéines : Albumine, Urée.

  • Enzymes : Transaminases.

  • Hormones.

  • Marqueurs tumoraux.

  • Gaz du sang.

La Numération Formule Sanguine (NFS) ou Hémogramme

La NFS est une analyse quantitative et qualitative du sang. Elle est réalisée à partir d'un recueil de sang total dans différents tubes.

Aspects quantitatifs

Les automates de laboratoire peuvent traiter jusqu'à 2000 échantillons de sang par jour, fournissant des mesures précises des différents composants sanguins.

Aspects qualitatifs : le frottis sanguin

Le frottis sanguin est une technique qui permet d'examiner les cellules sanguines au microscope pour évaluer leur morphologie et détecter d'éventuelles anomalies.

Technique de mesure : cytométrie en flux

Définition : La cytométrie en flux est une technique permettant de trier et d'analyser des cellules en les faisant défiler à grande vitesse dans le faisceau d'un laser. La lumière réémise par ces particules (par diffusion ou fluorescence) permet de classer la population de ces cellules suivant plusieurs critères.

Valeurs usuelles de la NFS

Voici un tableau récapitulatif des valeurs normales pour les principaux paramètres de la NFS :

* Paramètre mesuré ; ** Paramètre calculé

Le volume sanguin total est d'environ 5-6 litres pour un homme et 4-5 litres pour une femme.

Composition et fonctions du sang : caractéristiques générales

Composants

Le sang est un tissu conjonctif spécialisé composé de :

• Éléments figurés (45%) : Cellules vivantes (globules rouges, globules blancs, plaquettes).

• Plasma (55%) : Liquide dans lequel les éléments figurés sont en suspension.

Le sang est dense (5x plus que l'eau), visqueux et opaque. Sa couleur varie du rouge écarlate (riche en O2) au rouge sombre (pauvre en O2). Il représente environ 8% de la masse corporelle.

Fonctions du sang

1. Transport des substances :

   • Apport d'O2 et de nutriments aux cellules.

   • Transport des déchets du métabolisme cellulaire vers les sites d'élimination (reins, poumons).

   • Transport des hormones des glandes endocrines vers les cellules cibles.

2. Régulation de certaines caractéristiques physiques :

   • Maintien de la température corporelle.

   • Maintien d'un pH normal dans les tissus (7.35 < pH < 7.45).

   • Maintien de la volémie (les protéines sanguines comme l'albumine empêchent le transfert excessif de liquide vers l'espace interstitiel).

3. Protection de l'organisme :

   • Prévention de l'hémorragie : Les plaquettes et les protéines plasmatiques forment un caillot.

   • Prévention de l'infection : Transport des anticorps, des protéines du complément et des leucocytes pour lutter contre les corps étrangers.

Le plasma

Le plasma est un liquide visqueux de couleur jaunâtre, constituant 55% du volume sanguin total. Il est composé de 90% d'eau et 10% de solutés (protéines et électrolytes). Sa composition varie en permanence pour maintenir l'équilibre sanguin (homéostasie).

Composition détaillée du plasma

• Eau (90%) : Milieu de dissolution et de suspension pour les solutés, absorbe la chaleur.

• Solutés (10%) :

  • Électrolytes (les plus abondants : Na+, K+, Ca2+, Fe, Mg, Cl-, Ph-, HCO3-) : Maintien de la pression osmotique et du pH sanguin.

  • Protéines (8% du poids du plasma) : Maintien de la pression osmotique, équilibre hydrique, participation au transport.

    • Albumines (60% des protéines, produites par le foie) : Maintien de la pression osmotique.

    • Globulines (36% des protéines plasmatiques, produites par le foie) :

      • Alpha et Bêta globulines : Rôle de transport (lipides, ions métalliques, vitamines liposolubles) et de défense.

      • Gamma globulines : Anticorps libérés par les cellules lors de la réaction immunitaire.

    • Fibrinogène (4%, produit par le foie) : Formation de la fibrine, essentielle à la coagulation.

  • Substances azotées non protéiques : Urée, créatinine, acide urique.

  • Nutriments organiques : Glucose, glucides simples, acides aminés, acides gras, glycérol, triglycérides, vitamines, cholestérol (absorbés par le tube digestif et transportés).

  • Gaz respiratoires : O2, CO2.

  • Hormones : Hormones stéroïdes et thyroïdiennes transportées par des protéines plasmatiques.

Les éléments figurés du sang

Les éléments figurés du sang sont les globules rouges, les globules blancs et les plaquettes. La plupart survivent quelques jours dans la circulation sanguine et ne se divisent pas. Leur renouvellement se fait à partir de cellules souches de la moelle osseuse.

• Érythrocytes (globules rouges) : 12-16 g/dL pour une femme, 13-18 g/dL pour un homme.

• Plaquettes : 150 000 à 300 000/mL.

• Leucocytes (globules blancs) : 4000 à 11000/mL.

Les globules rouges (ou hématies ou érythrocytes)

*T/L (Tera / Litre): 10^12 / Litre

L'hématocrite

L'hématocrite est la fraction du volume sanguin occupée par les globules rouges. Elle est de 42 à 54% chez l'homme et de 37 à 47% chez la femme.

Caractéristiques des érythrocytes

• Disque biconcave, anucléé à maturité.

• Contient de l'hémoglobine (Hb), responsable du transport des gaz respiratoires.

• Propriété de se déformer pour passer dans les capillaires et reprendre sa forme.

• Durée de vie : 120 jours.

Fonction des érythrocytes

• Transport de l'O2 et du CO2.

• L'hémoglobine donne la coloration rouge au sang.

• Chaque molécule d'hémoglobine est composée de 4 protéines (globine), chacune portant un hème.

• Chaque hème contient un atome de fer, capable de se lier à 2 atomes d'O2.

• Le chargement de l'oxygène se fait dans les poumons, formant l'oxyhémoglobine.

• Dans les tissus, l'oxygène se dissocie, formant la désoxyhémoglobine.

Les valeurs normales d'hémoglobine sont de 130 – 170 g/L pour les hommes et 120 – 160 g/L pour les femmes. Une diminution du taux d'hémoglobine indique une anémie.

Le fer

• Constituant essentiel de l'hémoglobine, sur lequel l'O2 se fixe.

• Transporté dans le plasma associé à la transferrine.

• L'organisme contient 4 à 5 g de fer, dont 70% dans l'hémoglobine.

• Le reste est stocké dans le foie (sous forme de ferritine, réserve rapidement disponible), la rate et la moelle osseuse.

• Déperdition quotidienne : 1,7 mg chez la femme, 0,9 mg chez l'homme.

• Apporté par l'alimentation (foie, chocolat, fruits secs, viande rouge, jaune d'œuf, lentilles, vin rouge, céréales complètes).

• Absorption intestinale (duodénum).

• Transporté dans le sang fixé sur la sidérophiline vers la moelle pour la formation de nouveaux globules ou vers les zones de réserves.

• Lors de la destruction des globules rouges, le fer est recyclé.

• Le manque de fer est appelé sidéropénie.

Lors de la destruction des globules rouges :

• L'hème se sépare de la globine. Le fer est récupéré et stocké dans le foie.

• Le reste de l'hème est dégradé en bilirubine, absorbée par le foie, puis rejetée dans l'intestin sous forme de bile et excrétée dans les selles.

• La globine est dégradée en acides aminés, recyclés par les cellules.

Production des érythrocytes (Érythropoïèse)

• L'hématopoïèse est la formation des cellules sanguines, se déroulant dans la moelle osseuse.

• Tous les éléments figurés proviennent d'une cellule souche hématopoïétique (hémocytoblaste).

• Il faut environ 15 jours pour qu'une cellule souche se transforme en réticulocyte (jeune érythrocyte).

• Les réticulocytes représentent 1 à 2% des érythrocytes.

Régulation et conditions de l'érythropoïèse

• Un équilibre est maintenu entre la destruction et la production des érythrocytes.

• Un nombre insuffisant d'érythrocytes entraîne une hypoxémie (manque d'O2).

• Un nombre trop élevé augmente la viscosité sanguine.

• La production de globules rouges est régulée par l'hormone érythropoïétine (EPO).

• L'érythropoïèse nécessite un apport en fer, acides aminés, lipides, glucides et certaines vitamines du groupe B (B6, B9).

• L'EPO est principalement produite par les reins (et en moindre quantité par le foie). Elle stimule les proérythroblastes et accélère les étapes de maturation.

Le processus de régulation de l'érythropoïèse est le suivant :

1. STIMULUS : Quantité d'O2 transportée par le sang diminue (hypoxémie) due à une baisse des érythrocytes, de l'hémoglobine ou de la disponibilité en O2.

2. Libération d'érythropoïétine par le rein.

3. L'érythropoïétine stimule la moelle osseuse.

4. Augmentation de l'érythropoïèse et du nombre d'érythrocytes.

5. Augmentation de la quantité d'O2 transportée.

Devenir des érythrocytes

• Production quotidienne de 2 à 3 millions de globules rouges.

• Durée de vie : 120 jours.

• Destruction des globules rouges endommagés et vieillis par les macrophagocytes du foie, de la rate et de la moelle osseuse.

• Le fer est récupéré et stocké sous forme de ferritine pour être réutilisé.

• Le reste du groupement hème est dégradé en bilirubine et sécrété dans la bile.

• Les acides aminés de la globine sont métabolisés ou recyclés.

L'hématopoïèse

L'hématopoïèse est l'ensemble des phénomènes qui concourent à la fabrication et au remplacement continu et régulé des cellules sanguines.

La moelle osseuse

• Moelle rouge : Moelle active, lieu de l'hématopoïèse. Sa topographie et sa fonction varient avec l'âge et les pathologies.

• Moelle jaune : Inactive, constituée principalement d'adipocytes.

Facteurs de croissance

• EPO : Érythropoïétine.

• SCF : Stem Cell Factor.

Les globules blancs (ou leucocytes)

Les leucocytes sont les seuls éléments figurés à contenir un noyau et des organites. Ils sont moins nombreux que les globules rouges (4,8 à 10 x 10^8 Leucocytes/L). Ils sont les "soldats" qui combattent les agressions par virus, bactéries, parasites et cellules tumorales.

Les globules blancs peuvent s'échapper des vaisseaux par diapédèse, repérer le siège de l'infection ou de l'inflammation par chimiotactisme, et entreprendre la phagocytose. Ils rejoignent les tissus lymphoïdes pour instaurer des réactions inflammatoires et immunitaires.

Les 5 sous-populations leucocytaires

La leucopoïèse

La leucopoïèse est stimulée par des messagers chimiques appelés interleukines, libérés par les cellules de soutien de la moelle osseuse et les leucocytes matures. Les globules blancs proviennent de la cellule souche hématopoïétique et se divisent en deux lignées :

• La lignée myéloïde (donne les granulocytes et les monocytes).

• La lignée lymphoïde (donne les lymphocytes).

Facteurs de croissance

• G/M-CSF : Granulocyte/Monocyte-Colony Stimulating Factor.

La réponse inflammatoire

La réponse inflammatoire est un mécanisme de défense de l'organisme impliquant la diapédèse des leucocytes, la phagocytose des agents pathogènes et la réparation tissulaire.

• Immunité innée : Réponse rapide et non spécifique. Les PNN ont un cytoplasme riche en enzymes cytotoxiques. Les macrophages présentent l'antigène pour déclencher la réponse adaptative.

• Immunité adaptative : Réponse spécifique et mémoire immunitaire.

L'exploration de la moelle osseuse

• Le myélogramme : Ponction de moelle osseuse (sternum, os iliaque) avec un trocart de Mallarmé. Aspiration cellulaire pour frottis, séchage, coloration, caryotype/biologie moléculaire.

• La biopsie ostéo-médullaire : Prélèvement d'une carotte d'os hématopoïétique (os iliaque) avec un trocart de Tanzer ou Weiss. Analyse histologique.

Les plaquettes (ou thrombocytes)

*G/L (Giga / Litre): 10^9 / Litre

Caractéristiques des plaquettes

• Thrombopénie : Diminution du taux de plaquettes.

• Thrombocytose : Augmentation du nombre de plaquettes (> 450 G/L).

• Fragments de cellules plus grosses appelées mégacaryocytes, formées dans la moelle osseuse.

• Les mégacaryocytes contiennent de nombreuses granulations (sérotonine, ions Ca, enzymes, ADP).

• Durée de vie des plaquettes : 10 jours.

• Formation des plaquettes sous l'action de la thrombopoïétine, développement dans les vaisseaux sanguins.

• Interviennent dans la coagulation.

Fonctions des plaquettes

Lorsqu'un vaisseau se rompt, les plaquettes forment un bouchon par adhésion et agrégation, appelé clou plaquettaire. Ce clou est complété par la formation d'un caillot de fibrine (hémostase), qui se lysera après environ 2 jours.

L'hémostase

L'hémostase est le mécanisme qui permet de stopper le saignement au niveau d'une brèche vasculaire. Elle se déroule en trois phases principales :

1. Hémostase primaire : Formation du thrombus plaquettaire.

2. Coagulation : Consolidation du thrombus par la fibrine, formant un caillot fibrino-plaquettaire.

3. Fibrinolyse : Dissolution du caillot et reperméabilisation du vaisseau.

Première étape : Hémostase primaire

Elle implique quatre acteurs principaux : les vaisseaux, les plaquettes, le fibrinogène et le facteur Willebrand.

• Vasoconstriction réflexe (temps vasculaire) : Ralentissement du débit sanguin, favorisant les interactions plaquettes/sous-endothélium.

• Activation des plaquettes (temps plaquettaire) :

  • Adhésion des plaquettes à l'endothélium lésé via le facteur Willebrand.

  • Activation des plaquettes et dégranulation.

  • Amplification de l'agrégation plaquettaire grâce au fibrinogène.

• Consolidation du thrombus blanc (plaquettaire) par la coagulation, menant au thrombus rouge.

Deuxième étape : Coagulation

La coagulation consolide le thrombus blanc. Elle implique les facteurs de la coagulation (glycoprotéines plasmatiques) et les facteurs tissulaires (glycoprotéines membranaires).

• Facteurs de la coagulation : Au nombre de 13, presque tous des protéines plasmatiques élaborées par le foie. Ils circulent sous forme inactive et sont activés en cascade.

• Facteurs tissulaires (FT) : Glycoprotéines membranaires présentes dans les fibroblastes de la paroi externe des vaisseaux, les cellules des capsules d'organes et les couches épithéliales. Ils sont absents des cellules sanguines et entrent en contact avec le sang lors d'une brèche vasculaire.

• Le foie est essentiel pour la synthèse de nombreux facteurs de coagulation.

• La vitamine K est nécessaire à la synthèse complète des facteurs "vitamine K-dépendants" (II, VII, IX, X). Les antivitamines K (AVK) agissent en inhibant cette synthèse.

Voies d'activation de la coagulation

La coagulation est une cascade d'activation des facteurs de coagulation, suivant deux voies :

• Voie intrinsèque : Déclenchée par le collagène exposé et active le facteur XII.

• Voie extrinsèque : Déclenchée par le facteur tissulaire (thromboplastine) et active le facteur VII.

Ces deux voies convergent vers l'activation du facteur X, la formation d'un complexe prothrombinase, puis l'activation de la thrombine. L'hémostase est un équilibre délicat entre facteurs coagulants et procoagulants.

Formation du caillot sanguin

• Activation de la prothrombine en thrombine.

• Activation du fibrinogène, puis polymérisation en fibrine.

• Formation d'un réseau insoluble de fibrine qui emprisonne les hématies, formant un thrombus rouge.

Le rôle de la coagulation est de consolider le caillot, d'obstruer la lumière du vaisseau et de permettre la régénération de la paroi.

Exploration de la coagulation

Les troubles de la coagulation peuvent entraîner des syndromes hémorragiques (congénitaux ou acquis).

• Défaut d'hémostase primaire : Atteinte des petits vaisseaux, symptômes cutanéo-muqueux (ecchymoses, épistaxis, ménorragies, gingivorragies).

• Défaut de coagulation : Atteinte des gros vaisseaux, tissus profonds, hémarthroses fréquentes.

Tests d'exploration :

• Temps de Quick (TQ) ou Taux de Prothrombine (TP) : Évalue la voie extrinsèque et la voie commune.

• Temps de Céphaline Activée (TCA ou TCK) : Évalue la voie intrinsèque.

• Temps de Thrombine (TT).

• Dosages spécifiques : Fibrinogène (2-4 g/L), facteurs de coagulation (VIII ou IX pour l'hémophilie).

Interprétation des résultats :

• Allongement isolé du TCA : Peut indiquer une contamination par l'héparine ou un déficit en facteur VIII, IX, XI, XII.

• Diminution isolée du TP : Déficit en facteur VII.

• TCA allongé et TP diminué : Déficit en facteur V ou X, insuffisance hépatique, Coagulation Intravasculaire Disséminée (CIVD), déficit en vitamine K.

Dernière étape : Fibrinolyse

La fibrinolyse est le processus de dissolution du caillot. La fibrine (caillot) est dégradée par la plasmine, elle-même dépendante de l'antiplasmine et du plasminogène (activé par le T-PA et l'urokinase).

Exploration de la fibrinolyse

• Dosage des PDF (Produits de Dégradation de la Fibrine).

• Dosage du plasminogène ou de l'antiplasmine.

Conclusion sur l'hémostase

L'hémostase est un système complexe, en équilibre entre activateurs et inhibiteurs. Ses trois phases (hémostase primaire, coagulation, fibrinolyse) sont explorées par des tests globaux et spécifiques.

Tableau des facteurs de coagulation

*Synthèse dépendante de la vitamine K.

Exploration de l'hémostase primaire

1. Numération plaquettaire : Prélèvement sur EDTA. Si thrombopénie, frottis sanguin et coloration pour visualisation microscopique et contrôle.

2. Tests globaux : Temps de saignement, PFA 100.

Tests spécifiques

• Test d'agrégation plaquettaire : Mesure la réaction des plaquettes à des agonistes (ADP, acide arachidonique).

• Dosage fonctionnel du facteur Willebrand : Évalue la capacité du facteur Willebrand à se fixer aux plaquettes.

Principales causes de thrombopénie

• Périphériques (mégacaryocytes normaux ou élevés) : Anomalies de répartition (séquestration splénique), consommation (CIVD), destruction excessive (mécanique, infections, médicaments, maladies auto-immunes).

• Centrales (mégacaryocytes diminués) : Aplasie médullaire, envahissement médullaire (cancer métastasé), dysfonctionnement médullaire (myélodysplasie), congénitales (rares).

Causes de l'allongement du temps de saignement

• Liées à la numération plaquettaire : Thrombopénies (< 50 G/L), thrombocytoses ou thrombocytémies (> 500 G/L).

• Thrombopathies :

  • Acquises (médicamenteuses, insuffisance rénale/hépatique, hémopathies).

  • Congénitales (Thrombasthénie de Glanzmann, Bernard et Soulier).

• Maladie de Willebrand : Déficit en facteur Willebrand (allongement du TS) et en facteur VIII (allongement du TCA/TCK).

• Hypo ou afibrinogénémie.

Les groupes sanguins A/B/O et Rhésus

En 1901, Karl Landsteiner a découvert les groupes sanguins A/B/O et la notion d'incompatibilité. Les globules rouges portent des antigènes de membrane qui définissent les groupes sanguins. Les systèmes ABO et Rhésus sont les plus importants pour la transfusion.

Détermination du groupe sanguin

La détermination du groupe sanguin consiste à rechercher la présence des antigènes A et B (système ABO) et l'antigène D (système Rhésus).

Tableau des groupes sanguins ABO

Compatibilité A/B/O Rhésus

Le tableau de compatibilité sanguine est essentiel pour les transfusions. Il indique quels groupes sanguins peuvent donner et recevoir du sang en toute sécurité.

Par exemple, le groupe O- est le donneur universel (peut donner à tous les groupes), tandis que le groupe AB+ est le receveur universel (peut recevoir de tous les groupes).