Hémoglobines humaines : aspects biochimiques et génétiques.


§         L’hémoglobine est le pigment responsable de la coloration des GR, constitué d’hème et de globine.
§         Elle est chargée du transport d’oxygène et du C02 et des échanges gazeux au niveau des tissus et des poumons
§         Chez l’adulte normal, les GR contiennent 3 types d’Hb en proportion bien définie : HbA (α2β2) = 97%, HbA2 (α2δ2) < 3%, HbF (α2 γ2) < 1%.
§         Chez le foetus et le nouveau l’Hb foetale HbF est majoritaire à la naissance (80 %) puis son taux diminue progressivement autour de la 1ère année de vie durant laquelle elle est remplacée par l’HbA.
I- Aspects biochimiques
A- Structure:
§         L’hémoglobine (Hb) est un hétéro tétramère formé de 4 chaînes de globines et de 4 molécules d’hème
§         C’est un hétéro tétramère de globine, les molécules d’hème sont dans la poche de globines

§         L’hème est une protoporphyrine α qui comporte un atome de fer ferreux Fe++ présentant 6 liaisons de coordinance dont :
o       4 s’établissent avec les azotes des noyaux pyrroles de l’hème.
o       le 5ème forme une liaison stable avec l’histidine proximale.
o       la 6ème se fixe sur l’histidine distale par l’intermédiaire d’une molécule d’O2 dans l’oxyhémoglobine (dans la structure désoxygénée, cette 6ème liaison disparaît et le Fe reste sous sa forme réduite mais n’échange plus que 5 liaisons de coordinance)

§         La globine est la partie protéique de l’Hb, chaque molécule d’Hb est formée de 4 chaînes de globine : 2 chaînes α et 2 chaînes de type non α, leur structure est très proche (différence de quelque acide aminé) [ l’hémoglobine adulte ou A est formée de 2 α et 2 β
o       La structure primaire : correspond à une chaîne polypeptidique.
o       La structure secondaire : résulte de l’enroulement hélicoïdal des chaînes polypeptidiques.
o       La structure tertiaire : correspond à une structure globulaire, compacte, ménageant en son centre la poche de l’hème
o       La structure quaternaire : résulte de l’assemblage des chaînes α et β  entre elles pour former le tétramère de globine. Au centre de l’Hb oxygénée on trouve le 2-3 diphosphoglycérate (2-3 DPG) qui assure le passage de la forme oxygénée à la forme désoxygénée (=libération de l’oxygène)
B- Biosynthèse
§         La biosynthèse de l’Hb commence au stade du proérythroblaste et s’achève à celui du réticulocyte.
§         La synthèse des chaînes de la globine :
o       Elle s’effectue selon le mécanisme général de la synthèse protéique (transcription de l'ARN puis traduction)
o       Elle est induite par l’hème ; et donc le déficit en Fe (donc en hème) entraîne l’arrêt de sa biosynthèse.
§         La synthèse de l’hème :
o       Elle s’effectue indépendamment de celle de la globine. L’hème ne vient que secondairement s’accrocher aux chaînes néo-synthétisées pour réaliser la sous unité d’Hb.
o       Certaines étapes de la synthèse sont localisées dans les mitochondries, d’autres dans le cytosol.
o       La régulation de la synthèse est assurée par le produit final: l’hème libre exerce une rétro inhibition de sa synthèse lorsqu’il se trouve en excès par rapport aux chaînes de globine.
II- Aspects génétiques :
A- Gènes de structure :
§         Les gènes de l’hémoglobine sont répartis en deux groupes :
o       les gènes de type α sur le chromosome 16,
o       les gènes non−α sur le chromosome 11.
§         Il existe au niveau du chromosome 16 deux gènes α1 et α2 proches l’un de l’autre [ donc la biosynthèse de la chaîne α est sous le contrôle de 4 gènes α par génome diploïde.
§         Pour les gènes du complexe β (ε,γ,δ,β) :
o       il existe un gène de structure par génome haploïde pour les chaînes ε, δ et β.
o       pour les chaînes γ, qui diffèrent au niveau de l’aminoacide 136 (Alanine ou glycocolle), il y a 2 gènes de structure par chromosome, Aγ et Gγ.
B- Aspects pathologique :
§         Ces gènes peuvent être le siège d’anomalie moléculaire, de types qualitatives et quantitatives :
§         Quantitative par déficit de synthèse des chaînes de globine (thalassémie) :
o       β thalassémie par insuffisance de la synthèse de la chaîne β
-               β thalassémie hétérozygote ou mineure : si 1 seul gène β est muté (asymptomatique)
-               β thalassémie homozygote ou majeure : si 2 gènes β ont été mutés (maladie de Coulet)
o       α  thalassémie par délétion des gènes α globine :
-               1 ou 2 gène = thalassémie mineure
-               3 gènes = anémie hémolytique chroniqué
-               4 gènes = thalassémie non viables = hydrops foetalis
§         Qualitatives par la synthèse d’une Hb anormale (l’une des chaînes de globine étant porteuse d’une mutation d’acide aminé = substitution) ; la plus fréquente est l’HbS (drépanocytose)
o       très répandu chez la race noire.
o       l’HbS à tendance à se polymériser quand la PO2 diminue → déforme le GR (GR falciforme) responsable d’obstruction vasculaire (thrombose et infarctus) et d’hémolyse.
o       la maladie clinique ne s’exprime que chez les homozygotes qui ont 2 gènes β mutés (SS).
III- Conclusion :
§         Les aspects génétiques de la biosynthèse de l'Hb comportent encor des mystères.
§         La synthèse de l'hémoglobine peut faire l'objet de plusieurs pathologies qui peuvent avoir un pronostic vital.
Hémoglobines humaines : aspects biochimiques et génétiques. Reviewed by Nabil CH on 00:36 Rating: 5
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