La drépanocytose - Maxicours

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La drépanocytose

Objectif : Dans certaines régions tropicales, la drépanocytose, très fréquente, touche plus d'un individu sur 400 à la naissance. En Occident, un individu sur 1 500 naît avec cette affection.
Les symptômes sont assez variables. Différentes formes de la maladie existent. La plus courante entraîne une anémie, des infections. Quel est le lien entre le phénotype et le génotype des individus atteints ?
1. Les symptômes de la maladie
Nous allons voir dans cette partie les phénotypes à différents niveaux d'organisation : individu, cellule, molécule.

La drépanocytose ou anémie falciforme fut décrite pour la première fois en 1904, par James Herrick, médecin à Chicago. Le patient était un étudiant noir, âgé de 20 ans, hospitalisé pour une forte fièvre et de la toux. Très faible, il souffrait de maux de tête et de vertiges, ressentait des palpitations cardiaques et un essoufflement. Les mêmes symptômes se répétaient chez certains membres de sa famille.

a. Examen sanguin
Le patient est très anémique : le nombre de ses hématies (les globules rouges) n'est que de 2,3 millions par mm3, à peine la moitié de la valeur normale. L'observation au microscope de ces hématies révèle qu'elles ont des formes inhabituelles, évoquant des faucilles (drepanos en grec, sickle en anglais).

Les hématies sont des cellules sans noyau ; leur diamètre maximum est de 7 micromètres. Leur cytoplasme ne contient pas d'organites. Il renferme de grandes quantités d'une protéine qui lui confère sa couleur rouge, l'hémoglobine. Le rôle physiologique des hématies est le transport du dioxygène, entre les poumons et les organes. Les hématies se déplacent dans tous les vaisseaux sanguins, et se déforment pour passer dans les capillaires les plus fins. Les hématies de malades atteints de drépanocytose, placées dans un milieu pauvre en dioxygène dissous, acquièrent une forme en faucille et deviennent beaucoup plus rigides. Leur passage dans les capillaires est alors rendu plus difficile et l'irrigation des organes en est réduite.

b. Analyse moléculaire
La protéine la plus abondante dans les globules rouges est l'hémoglobine. Une seule hématie contient 300 millions de molécules d'hémoglobine. Cette protéine, notée Hb, se combine rapidement et de façon réversible au dioxygène. L'HbA, normale, est toujours soluble, qu'elle soit ou non oxygénée. L'HbS, non oxygénée, est très peu soluble ; ses molécules constituent un réseau fibreux rigide dans le cytoplasme des hématies.

Des électrophorèses comparées d'hémoglobines montrent des différences de propriétés physico-chimiques.

2. Relation entre génotype et phénotype
a. Correspondance entre « nucléotides de l'ADN » et « acides aminés des hémoglobines »
Quatre chaînes polypeptidiques forment la molécule d'hémoglobine, deux chaînes alpha et deux chaînes bêta. La modification d'un seul nucléotide dans une portion d'ADN située sur le chromosome 11 déclenche une anomalie dans la séquence des nucléotides de la chaîne bêta. Selon le schéma présenté, un acide aminé « valine » se trouve à la place d'un acide aminé « acide glutamique ».
b. Relation entre composition en acides aminés et forme de la protéine
L'acide glutamique est un acide aminé chargé négativement tandis que la valine est un acide aminé non chargé. Cette différence explique les variations observées lors de la migration des protéines HbA et HbS dans un champ électrique, par électrophorèse.

Sous sa forme oxygénée, HbS et HbA sont toutes les deux solubles dans le cytoplasme des hématies. Lorsque le dioxygène se raréfie dans les capillaires sanguins, la présence de valine à la place de l'acide glutamique provoque une association des molécules d'HbS entre elles. Ce comportement donne aux molécules HbS désoxygénées une apparence fibreuse, elle-même responsable de la rigidité et de la forme en faucille des hématies.

c. Liens entre les caractéristiques des hématies et les symptômes à l'échelle de l'individu
Les hématies rigides, en forme de faucille, obstruent souvent les fins capillaires sanguins. Cette conformation est à l'origine de troubles de la circulation sanguine, qui provoquent un essoufflement, des douleurs chez le malade.

Par ailleurs, la grande fatigue éprouvée résulte principalement de l'anémie. Le nombre d'hématies est, en effet, faible en raison des fréquents éclatements que celles-ci subissent.

L'essentiel

L'examen clinique d'un individu atteint de drépanocytose ne permet pas d'identifier sans erreur la maladie. Au contraire, l'examen cellulaire et moléculaire permet cette reconnaissance. Il révèle des hématies en forme de faucille (anémie falciforme) contenant une hémoglobine différente, fibreuse. La recherche de l'origine de cette transformation a montré une relation de causalité du gène à la protéine, de la protéine à l'hématie, de l'hématie à l'organisme.

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