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BIOCHIMIE DU SANG1. Métabolisme de l’erythrocyte2. Production et élimination d’éléments
cellulaires3. Metabolisme et Transport du Fe4. Composants du Plasma (structure &
fonction): protéines plasmatiques
Electrophoresis de Proteines du Plasma
- +
pI6.0 5.6 5.1 4.7
globulines albumine
γ β α1 α2
Electrophorèse des protéinessériques • Principale protéine du plasma.
• rôle important dans le maintien de la pression oncotique du sang• transporte diverses substances: ions (Ca, Mg), acides gras,bilirubine, divers médicaments, substances lilpophiles.• MW 66 000• Un seul peptide, 580 amino acides, sequence connue• Dimensions 80°A - forme de cœur• 50% α helix
Albumine
30 Å
80 Å• Synthèse– Foie, puis exportée– ~ 1-2 min– t0.5 en circulation - 19 jours– 14 g perdu par jour– 0.4 mg synthesisé par heure par g de foie
• Fonctions– Maintien de la pression oncoctique du sang (pression “Colloidale”): 80%
due à l’albumine• Faible poids moleculaire/ régule la répartition de H2O
– Transport d’acides gras: Foie vers tissus, liaison– Source d’acides aminés pour tissus (pinocytose)
• 60% albumine dans fluides tissulaires (interstitial)
2
Immunoglobulines• IgG – identifie les microorganismes - absorption et lyse• IgE – inhibe invasion de parasites; rôle dans reactions allergiques• IgD – inconnu• IgA – base de l’immunité passive - fourni par lait maternel -
agglutine agents infectieux des secretions extra-corporelles (larmes,mucus, etc)
• IgM – identifie les microorganismes - absorption et lysis
γ-Globulines• 20% des proteines du plasma• “γ” se réfère à la mobilité electrophoretique• Represente un groupe proteines de structure
variable– immunoglobulines
• Principal role immunochimique– =Anticorps - se combinent avec un antigène
specifique
• Unité structurale de base: 4 chaînespeptidiques
– PM = 2x55000 +2x27000 = 160000
Une immunoglobulines est formée dedeux chaînes lourdes (µ, γ, α, δ ou ε)et de deux chaînes légères (κ ou λ)
50.000 kD
25.000 kD
Organisation en domaines
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Organisation en domainesUne immunoglobulines est formée dedeux chaînes lourdes (µ, γ, α, δ ou ε)et de deux chaînes légères (κ ou λ)
50.000 kD
25.000 kD
Organisation en domaines Organisation en domaines
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• region variable varie selon les structures primaires, secondaireset tertiaires
• Base de la specificité de liaison à l’antigène (ca. 106)• 5 classes d’immunoglobulines
– IgG, IgA, IgM, IgD, IgE– structures differentes des regions constantes des chaînes lourdes– Certains sont des polymères (multiples de 4 chaines):
– IgA = dimère - MW 350 000,– IgM = pentamère - MW 900 000
IgM
Chaîne J
10 sites de fixationà l’antigène
3 sitesde
fixationau C1q
IgA• la forme sérique est monomérique• la forme sécrétée est polymérique
– 2 IgA– chaîne J– pièce sécrétoire
Facteurs de lacoagulation
-a- Fibrinogène 340 kDa Dimère symétrique Aα2 / Bβ2 / γ2 Protéine soluble, synthétisée dans le foie, présentedans le plasma et dans les granules α des plaquettes
D E D
Domaine central(extrémités N-ter)γ C-ter
Ββ C-ter
Αα C-ter
460 Å
Αα C-ter
Ββ C-ter
γ C-ter
MCG,
5
-b- Zymogènes de sérine protéases (enzymes protéolytiques) a) Facteurs II, VII, IX, X: - synthétisés dans le foie - présents dans le plasma - liaison calcium-dépendante aux phospholipides (-) déterminée par les résidus Gla (modification post-traductionnelle , vitK-dépendante) - sites de liaison aux protéines (enzymes, co-facteurs)
Gla: ac.γ-carboxyglutamique; K: kringle; SP: sérine protéase; EGF: facteur de croissanceépidermique.
FVII, FIX, FX
Membrane FII = prothrombine
SS
b) Facteur XI (FXII, prékallikréine): - synthétisés dans le foie, non vitK-dépendants, présents dans le plasma - domaines de liaison aux phospholipides (ex: domaine Apple A3 du FXI) et aux protéines (ex: domaines A2, A3 du FXI et FIX)
N-ter C-ter
MCG
Gla EGF1 EGF2 SP
N-ter C-terGla K1 K2 SP
SS
-I- Les intervenants
Facteurs de coagulation: Fibrinogène = protéine soluble, dimérique, capable de setransformer en un réseau de fibres (caillot). C’est le substrat finalde la coagulation
Pro-enzymes de la coagulation = . 5 zymogènes de sérine protéases (FII, VII, IX , X, XI), dont 4(FII, VII, IX , X ) dépendent de la vitamine K pour leur synthèse etont une affinité élevée pour les phospholipides (-) . 1 zymogène de transglutaminase, affinité élevée pour lefibrin(ogèn)e Co-facteurs = affinité élevée pour les PL, affinité sélective pourune enzyme et son substratNB: Les pro-enzymes et co-facteurs doivent subir uneprotéolyse pour acquérir leur activité biologique
Inhibiteurs de la coagulation:3 familles qui ciblent les sérine protéases (AT) , les co-facteurs(système de la PC) ou l’initiateur de la coagulation (TFPI).
2- Les protéines plasmatiques:
Coagulation du sang
3- Les protéines membranaires
a) Facteur tissulaire (50 kDa)
-Initiateur de la coagulation-Exprimé constitutivement par les fibroblastes, kératinocytes,cellules épithéliales
b) Thrombomoduline: TM , Endothelial Protein C Receptor:EPCR
-Régulateurs négatifs de la coagulation-Exprimés par les cellules endothéliales
Lectine TM(75 kDa)
EPCR (46 kDa)
N-terC-terEGF
1EGF
2EGF
3EGF
4EGF
5EGF
6Ser/Thr
α2 α1
Membrane
N-terC-ter FN-III FN-III
MCG
-I- Les intervenants
6
Voie exogène
Voie endogène
IXaIXPL+Ca2+
Facteur Tissulaire
VII + Ca2+FT-VIIa
X
Thrombine IIaProthrombine II
VaCa2+ +PL
XaXVIIIa Ca2+ + PF3
Fibrine
Fibrinesoluble
Fibrinogène
XIIIa
XIaXI
XIIaXII
KallicréinePréKallicréine
Surface électronégativecollagène sous-endothélial
KHPM
KHPM
XIIIV
VIII
Voie exogène: voie principale in vivo
Voie endogène: voie de consolidation
MediaFW
AdventiceFibroblaste
X
FTVIIa
VIIIaVa
IX
IXa
IIa
XaFibrine
Fibrinogène
II
Hémostase= obstruction d’une brèche vasculaire
Thrombine
Sous-endothelium
X
XI PKKXII
IXa
Xa
VIIIa
VaII
KHPM XIIa KHPMF.Willebrand
AdventiceFibroblaste
FTVIIa
VaII
Xa
VIIIaX
IXa
IX
VIII
V
Fibrine Fibrine stabiliséeFibrinogène
R Plaquette
XIIIaXIII
IX XIa
XIa
XIaXIaXIaXIaVII
XI
La thrombine amplifie sa formation
γ γB β B β
A α A α
γ γβ β
α α
Fibrine
Thrombine
Fibrinogène
1. Protéolyse du fibrinogène par la thrombine
Conversion du fibrinogène en fibrine
+fibrinopeptides A et B
7
γ γβ
α GPR GHR
γ γβ β
α α
2. Polymérisation des monomères de fibrine
Conversion du fibrinogène en fibrine
Liaison hydrogène
γ γβ β
GPR GHR
RPG RHG
α α
3. Stabilisation de la fibrine
Conversion du fibrinogène en fibrine
XIII XIIIaThrombine
Ca++
Liaison covalente
Ca++
•Fibrinoformation : Fibrinogène: 6 chaînes polypeptidiques Aα Bβ γγ, identiques 2à 2
-clivage extrémités N-Terminales des chaînes Aα Bβ : formation de monomères defibrine
-polymérisation des monomères de fibrine par liaisons H: formation de fibrineinstable et soluble
-stabilisation de la fibrinepar liaisons covalentes detransamidation grâce auXIIIa, entre les domainesappelés D (région C-terminales) desmonomères: formation defibrine insoluble
LA FIBRINOLYSEProcessus physiologique permettant destruction du caillot de fibrino-plaquettaire qui se déclenche dès que la cicatrisation de la brèche vasculaireest amorcée.
1-Mécanisme
-Plasminogène: glycoprotéine plasmatique, synthétisée par foie
-Activation plasminogène libère plasmine, qui reste localisée au niveaude la fibrine
-dégradation progressive de la fibrine en PDF, de plus en plus courts
-tous les PDFibrine contiennent structure domaines D-D appeléeD-Dimères (car les liaisons covalentes entre monomères de fibrine nesont pas rompues par la plasmine)
-existence de D-Dimères: preuve de la formation de fibrine stabiliséedonc d’une coagulation, puis de sa lyse par plasmine
Fibrine Produits de Dégradation de la Fibrine
PLASMINE Plasminogène
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5.2-Test indirects
•Recherche et Dosage des PDF (Fibrine et Fibrinogène)
-tech. Immuno. par agglutination latex sensibilisé
-PDF sériques > 10 mg/L: témoin hyper-fibrino ou fibrigèno-lyse
•Dosage des D-Dimères
-tech. ELISA et tech. Immunoturbidimétrique
-D-Dimères sont spécifiques de l’activité de fibrinolyse, donc leurconcentration augmentent dans sérum après thrombose, mais aussilors de circonstances variées (âge, grossesse, cancers, infections,inflammation, post-opératoire…)
-utilisation du dosage: dosage à valeur prédictive négative, proche de100%, d’une thrombose
si D-Dimères sériques < 500 µg/L, exclusion du diagnosticd’un événement thrombotique chez un patient
Permet d’éviter investigations (angiographies, scintigraphies) difficiles, invasives et coûteuses
Le système plasminogène-plasmine
PAI-1
PAI-1
PAI-1
tPA
tPA
Digestion de la fibrine
PDF solubles
Fibrine
PgtPA
Plasmine
PgtPA
Digestion de la fibrine
Contrôle: PAI-1
Le système plasminogène-plasmine
α2-antiplasmine (Foie)PDF solubles
Fibrine
TAFI ( Foie)(pro-carboxypeptidaseB)
Pn
Cytokines
La régulation se fait au niveau : de la sécrétion et de la synthèsede récepteurs.
9
IgG
IgM
Réponse primaire Réponse secondaire
Titre
ant
icor
ps
Jours
210 7 14 28 35 420
101
100
1000
10,000
100,000
Première rencontre Deuxième rencontre
Réponse primaire : latence. IgM puis IGGRéponse secondaire : pas de latence. Taux élevé d’IgG
La réponse immune : primaire puis secondaire
Constitué d'un ensemble de protéines (~30) : système complément. Notion d’activation des composants par protéolyse en chaîne-> peptides actifs3 types de fonctions : - ligand (C1), action sur cellules réceptives (MP)
- activateurs (rôle dans l’inflammation)- complexe cytolytiques
Les composants du complément sont des protéines glycosylées, parfois multimériques
Le complément
Rôle du complément
Certains composants de la cascade du complément fixent la surface de l’Ag.Puis :
-Active la phagocytose par des cellules réceptives- Enclenche une cascade par la voie alterne. Phase finale : complexe d’attaque
membranes et destruction microorganisme
C3
C3b
C3a
Voie classique
C3
C3b
C3a
Microorganismes
Complexe Ag/Ac
Voie alterne
C7
C6 C5b
C8C9
membrane
lyse
cytoplasme
Récepteurs du complément
phagocytose
Complexe d’attaqueVoie classiqueFixation du complément
Fragment Fc, liaison aux récepteurs
Liaison à l’antigène
10
Voie alterne
Groupes sanguins
Carbohydrates sont surtout présents à la surfaceexterne de la membrane de l’erythrocyte
Associés aux antigènes spécifiques de groupessanguins: ABH & Lewis.
A gene product(A transferase)
Gal GlcGalGlcNAc
Red cell membraneType 2 precursorNote: 1→4 linkage
band 31
23
4
Fuc
1
23
4
GalNAc
Donor nucleotide(UDP-GalNAc)
Acceptor sugar(Galactose)
Specific 1→3linkage
Antigène du groupe A
12
Reactive Oxygen Species
••
..::
. .O
-
..
..:OHO..
:..
HH+HO..:
..
H O. .: :..-
.
..::O:
..O
.
.
..::O HO: :
..•. .
+ OH·
-1e-1e-1e -1e
H2OOH--O2 O2 H2O2
•• ••
Superoxideanion
(radical)
Hydrogenperoxide
Hydroxylradical
13
Metabolic generation of ROS
Formation of superoxide, O2-
ElectronDonor
ElectronAcceptor
Electronstransferred
CoQH2
(E.T.C. ofmitochondria)
O2 1
Hb Fe2+
(Red blood cells)O2 1
Metabolic generation of ROS
Formation of hydrogen peroxide and hydroxyl radicals
ElectronDonor
ElectronAcceptor
Electronstransferred
ROS
Fe2+
(all cells)H2O2 1 OH•
FADH2
(peroxisomes)O2 2 H2O2
Elimination of ROS
ANTIOXIDANTS
Vitamin EVitamin CVitamin A
ANTIOXIDANT ENZYMES
Vitamin E is an importantantioxidant
Partitions in membrane bilayers to protect lipidsfrom peroxidation
14
Elimination of ROS
ANTIOXIDANTS
Vitamin EVitamin CVitamin A
ANTIOXIDANT ENZYMES
Superoxide dismutase
Catalase
Glutathione peroxidase
Superoxide Dismutase-detoxification of superoxide radicals
+ O2+HOOH2 H+ + O-O
-O-O
-• •
Catalase-detoxification ofhydrogen peroxide
HOO:H + HO:OH O2 + 2 HOH
Glutathione peroxidase-detoxification ofhydrogen peroxide and other peroxides
GS:H + GS:H + HO:OH GS-SG + 2 HOH
GS-SG + HOH + ROH GS:H + GS:H + ROOH
HO2C CH CH2 CH2 C NH CH C NH CH2
NH2 CH2
SH
O O
CO2H
"business end"
Glutathione (GSH)