Etude des profils électrophorétiques de
l’hémoglobine en mode capillaire

LES HEMOGLOBINOPATHIES 

Physiologie de l’hémoglobine 

L’hémoglobine (Hb), principale protéine constitutive du globule rouge, a pour fonction essentielle de transporter l’oxygène des poumons aux tissus. Il s’agit d’un hétérotétramère constitué de quatre molécules d’hème et de quatre chaînes de globine, formant ainsi quatre sous-unités, identiques deux à deux (Figure 1). L’hème résulte de l’association d’une partie organique, la porphyrine, et d’un atome de fer divalent. Il est lié par quatre liaisons au noyau porphyrine, par une liaison à la chaîne de globine et la dernière liaison permet le transport d’une molécule d’oxygène. La globine, partie protéique de l’hémoglobine est un ensemble de quatre chaînes polypeptidiques, identiques deux à deux. Selon les périodes de la vie, plusieurs types de chaînes se distinguent : chez l’adulte, les hémoglobines physiologiques se composent de quatre types de chaînes polypeptidiques (alpha, bêta, gamma et delta) 6 se différenciant par leur séquence en acides aminés. Ainsi, l’Hb adulte (HbA) est constituée de deux chaînes alpha et de deux chaînes bêta (α2β2). L’hémoglobine A2 résulte de l’union de deux chaînes alpha et de deux chaînes delta (α2δ2). Quant à l’hémoglobine fœtale (hémoglobine F), elle est formée de deux chaînes alpha et de deux chaînes gamma (α2ɣ2). La synthèse de la chaîne α de la globine est dépendante de deux gènes α identiques dupliqués en tandem sur le chromosome 16. Les gènes β, ɣ et δ sont quant à eux situés sur le chromosome 11. Figure 2 : Disposition des gènes de la globine sur les chromosomes 16 et 11. Chez l’embryon, il existe simultanément trois hémoglobines à chaînes zêta, alpha, epsilon et gamma : l’hémoglobine Gower 1 (δ2ε2), l’hémoglobine Gower 2 (α2ε2) et l’hémoglobine Portland 1 (δ2ɣ2). L’hémoglobine F est détectable à partir de la cinquième semaine de vie intra-utérine et son taux atteint 90 % entre la huitième et la dixième semaine, puis diminue légèrement pour atteindre environ 80 % de l’hémoglobine totale à la naissance. Ainsi, durant la vie fœtale, l’hémoglobine A représente 5 à 10 % de l’hémoglobine totale. Après la naissance, la synthèse des chaînes β augmente rapidement et l’hémoglobine A prend une place prépondérante. A l’âge de 2 ans, le profil hémoglobinique de l’adulte est atteint et l’hémoglobine A représente alors plus de 95 % de la totalité des hémoglobines. L’hémoglobine A2 (taux environ 2,5 %) et l’hémoglobine F (taux < 1 %) sont des constituants mineurs chez l’adulte sain.Figure 3 : Evolution de la synthèse des différentes chaînes de globine au cours du développement humain [39]. Une mutation de l’un des gènes codant pour les chaînes de globine peut aboutir à une hémoglobinopathie, correspondant soit à une anomalie qualitative soit à une anomalie quantitative de l’hémoglobine. Les anomalies qualitatives de l’hémoglobine, ou hémoglobinoses, sont liées à la production d’un variant de l’hémoglobine constitué d’une chaîne de globine anormale, les plus fréquentes étant les hémoglobines S, C et E. Les anomalies quantitatives, appelées thalassémies, correspondent à un déficit partiel ou complet de la synthèse de globine, sans altération de la protéine 

 Les hémoglobinopathies par trouble qualitatif de la synthèse de l’hémoglobine (hémoglobinose)

A ce jour, plus de 800 variants d’hémoglobine ont été décrits . Toutefois, la majorité des variants de l’hémoglobine sont asymptomatiques. Quelques dizaines de variants seulement ont une importance clinique, dont l’hémoglobine S, responsable de la drépanocytose, et découverte en 1949 par Pauling et al. . Il s’agit de la plus fréquente des hémoglobinopathies. La drépanocytose est due à une mutation ponctuelle sur le sixième codon du gène β-globine conduisant au remplacement d’un acide glutamique par une valine et donc à la synthèse d’une hémoglobine anormale : l’hémoglobine S. En condition de désoxygénation, cette hémoglobine S polymérise en longues fibres entraînant une rigidification et une déformation de l’hématie en forme de faucille (Figure 4). Les hématies, ayant perdu leur déformabilité, obstruent les capillaires sanguins, provoquant une ischémie et donc des crises vaso-occlusives douloureuses. Par ailleurs, il survient une anémie hémolytique en raison de la plus grande fragilité des hématies . Les sujets homozygotes (SS) sont atteints et souffrent d’un syndrome drépanocytaire majeur. La concentration en hémoglobine se situe entre 6 et 10 g/dl et les hématies contiennent alors principalement de l’hémoglobine S, ainsi qu’une fraction d’hémoglobine F généralement augmentée (de l’ordre de 5 à 20 %) et une faible fraction d’hémoglobine A2. L’hémoglobine A est quant à elle absente. En revanche, lorsque la mutation βS (β6Glu→Val) ne concerne qu’un seul des deux gènes β (drépanocytose hétérozygote AS), les sujets sont le plus souvent asymptomatiques. L’étude de l’hémoglobine montre un profil comportant environ 40 % d’hémoglobine S anormale et au moins 50 % d’hémoglobine A normale, les concentrations d’hémoglobine A2 et d’hémoglobine F restant normales. En outre, les formes hétérozygotes composites, dans lesquelles un allèle porteur de la mutation β6Glu→Val est associé à un allèle porteur d’une autre anomalie génétique (hémoglobine C, hémoglobine O-Arab, hémoglobine D-Punjab, β-thalassémie), peuvent également être à l’origine de syndromes drépanocytaires majeurs .