hémoglobine

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Cet article fait partie du dossier consacré à la respiration.
Pigment protéique des globules rouges du sang, assurant le transport de l'oxygène entre l'appareil respiratoire et les cellules de l'organisme.

PHYSIOLOGIE

Hémoglobine
La teneur normale en hémoglobine de 100 ml de sang est de 13 à 14 g selon le sexe, chiffre qui s'abaisse dans les anémies. Elle est synthétisée dans la moelle osseuse par les érythroblastes, précurseurs des globules rouges (hématies), à raison de 6 à 8 g par jour. L’hémoglobine peut s’unir à l'oxygène pour former l'oxyhémoglobine, et au dioxyde de carbone pour former la carbhémoglobine.

COMPOSITION ET FONCTIONS

L'hémoglobine (Hb) est une molécule comprenant une partie protéique volumineuse, la globine, elle-même formée de quatre polypeptides (longues chaînes d'acides aminés) attachés les uns aux autres : deux chaînes alpha et deux chaînes bêta. Chaque chaîne s'enroule sur elle-même tout en ménageant sur un côté une petite poche où se loge de l'hème (composée d’une porphyrine), une substance contenant du fer.

L’hémoglobine est synthétisée par les précurseurs des globules rouges (érythroblastes) pendant leur formation dans la moelle osseuse. Elle sert à transporter le gaz carbonique des organes (cœur, muscles) vers les poumons, et surtout l’oxygène des poumons, vers tous les tissus de l’organisme. Elle transporte aussi le monoxyde d’azote, ce qui explique certains symptômes des hémoglobinémies. Chaque molécule d’hème fixe une molécule d’oxygène quand le globule rouge est dans les poumons, puis la relâche à l’arrivée dans un autre organe. L’hémoglobine est un pigment rouge vif, quand elle est oxygénée (couleur du sang des artères de la grande circulation), bleu quand elle a perdu son oxygène (veines de la grande circulation). Elle sert aussi au transport du sodium.

TYPES D’HÉMOGLOBINE
Il existe, chez un sujet normal, trois variantes d'hémoglobine (Hb) génétiquement contrôlées : HbA, HbA2 et HbF (F pour fœtale). Cette dernière, forme prédominante chez le fœtus et le nourrisson, est, au cours de la première année de la vie, progressivement remplacée par la HbA.

FONCTION
L’OXYHÉMOGLOBINE
Ce sont les hèmes de l’hémoglobine qui fixent l’oxygène. Lorsque le sang arrive aux poumons, chacun des quatre atomes de fer contenus dans les molécules d'hémoglobine s'unit à une molécule d'oxygène ; c’est ainsi que l'oxygène est transporté vers les autres tissus de l'organisme, où il est libéré et se diffuse dans le liquide interstitiel.
Chaque gramme d’hémoglobine transporte1,34 ml d’oxygène. Le degré de saturation est lié à la pression en oxygène, qui est égale à 100 mm Hg (millimètres de mercure) dans le sang artériel et à 35 mm Hg dans le sang veineux.
L'affinité de l'hémoglobine pour l'oxygène dépend du taux de 2,3-diphosphoglycérate (DPG), dont les modifications jouent donc un rôle important dans l'adaptation à l'hypoxie (baisse légère de la quantité d'oxygène distribuée aux tissus).

LA CARBHÉMOGLOBINE
C’est sur les globines que se fixe le dioxyde de carbone. Au niveau des tissus, lorsque les hèmes ont libéré l’oxygène, chaque chaîne protéique s’unit à une molécule du dioxyde de carbone (déchet du métabolisme cellulaire rejeté dans le liquide interstitiel). La circulation sanguine entraîne la carbhémoglobine vers les poumons, où le dioxyde de carbone est libéré et expiré.

PATHOLOGIES
Des anomalies génétiques de la synthèse de la chaîne polypeptidique (par exemple, remplacement d'un acide aminé par un autre, ou mutation ponctuelle) entraînent des maladies du sang, comme drépanocytose, caractérisée par des hématies en forme de faucille. La répartition anormale de chaînes polypeptidiques de composition normale conduit à des maladies de l'hémoglobine connues sous le nom de thalassémies.
Plusieurs maladies, dites hémoglobinopathies, sont caractérisées par une anomalie de la synthèse de l'hémoglobine, consistant soit en une production insuffisante, soit en un défaut de structure de la molécule synthétisée. L'hémoglobine peut, par ailleurs, être atteinte d'un changement accidentel (acquis) de structure diminuant ses capacités à transporter l'oxygène.
La méthémoglobine est une molécule d'hémoglobine modifiée par la transformation du fer ferreux de l'hème en fer ferrique, effet indésirable de médicaments (dapsone) ou due à une intoxication par les nitrites.
La sulfhémoglobine est due à la fixation de soufre sur une molécule d'hémoglobine par intoxication (hydrogène sulfuré, sulfamides).
La carboxyhémoglobine est due à la fixation d'oxyde de carbone sur une molécule d'hémoglobine au cours d'une intoxication par ce gaz.
Ces pathologies acquises, de gravité très variable, peuvent n'entraîner qu'une cyanose ou, aussi bien, mettre en jeu la vie du malade.

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Les cellules souches hématopoïétiques se déforment pour se différencier

COMMUNIQUÉ | 02 NOV. 2021 - 12H00 | PAR INSERM (SALLE DE PRESSE)

BIOLOGIE CELLULAIRE, DÉVELOPPEMENT ET ÉVOLUTION

Une équipe conjointe CEA et Inserm, avec le soutien de l’Hôpital Saint-Louis, de l’Université Paris Diderot et de la Fondation Bettencourt Schueller, a pu observer le début de la différenciation de cellules souches en cellules du sang. En s’appuyant sur une « moelle osseuse sur puce », les chercheurs ont mis en contact des cellules souches avec d’autres types de cellules présentes dans la moelle osseuse. Résultat : certaines d’entre elles changent de forme et d’architecture intérieure. Une découverte inattendue qui ouvre des pistes nouvelles pour étudier de nombreuses maladies du sang. Les résultats de cette étude paraissent dans The journal of Cell Biology lundi 1er novembre.

Les cellules souches hématopoiétiques (CSH), présentes dans la moelle osseuse, sont à l’origine de toutes les cellules du sang (macrophages, lymphocytes, neutrophiles, globules rouges, plaquettes, etc.). Le moindre défaut dans ce processus de différenciation peut entrainer des maladies graves (leucémies, déficit immunitaire, lymphopénies, myélodisplasies). Mais ces erreurs sont difficiles à étudier car les CSH opèrent au cœur de la moelle osseuse, un terrain difficile à observer en raison de l’opacité de l’os.
 
Pour y parvenir, les chercheurs du CEA ont mis au point une puce microfluidique transparente avec différents compartiments contenant chacun des types cellulaires présents dans la moelle. Or, en y injectant les CSH via des micro-canaux, les chercheurs ont découvert que celles-ci se déplacent et rendent « visite » aux cellules qui tapissent la structure de l’os.

 
En zoomant sur la structure interne des CSH, les chercheurs constatent que le noyau des CSH non différenciées ou destinées à devenir des lymphocytes (voie lymphoïde) est entouré de façon homogène par les constituants du cytosquelette (microtubules). En revanche, le noyau des CSH destinées à devenir des macrophages ou des cellules dendritiques (voie myéloïde) est comme étranglé et fortement déformé. Les biologistes montrent alors que l’architecture intérieure des cellules dirige la différenciation des CSH (publication précédente).

Lorsque les CSH arrivent au contact des cellules de la moelle osseuse, il se produit un phénomène totalement inattendu : elles s’ancrent et s’allongent en réorganisant totalement leur architecture intérieure.

Pour mieux comprendre ce nouveau mécanisme de « polarisation » des CSH sur les cellules osseuses, les chercheurs ont réalisé une nouvelle puce comprenant un réseau de micropuits, permettant le contact entre une cellule de moelle et une CSH uniques. La polarisation des CSH peut alors être observée sous différents angles.

Cette découverte, ainsi que le développement de « moelles osseuses sur puce » qui l’a permise, ouvrent de toutes nouvelles voies de recherche sur les maladies liées à des dysfonctionnements des cellules souches hématopoïétiques, et en particulier les leucémies.
Les cellules souches leucémiques se polarisent-elles normalement au contact de la moelle ? Si ce n’est pas le cas, quel est l’impact de ce défaut sur la prolifération des cellules cancéreuses ? Les puces permettront d’analyser l’effet de nouveaux composés sur la migration, l’ancrage, la polarisation et la prolifération des cellules souches et des cellules tumorales et ainsi d’identifier de futurs médicaments.

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Troubles bipolaires : traiter le plus tôt possible

Alain Sousa
Journaliste scientifique
Mis à jour le 07/10/2018 à 21h58

Bien souvent, les désordres bipolaires sont dépistés très tardivement. Pourtant, la prise en charge précoce est essentielle pour diminuer les crises. Le Dr Christian Gay, psychiatre nous parle des traitements de cette maladie.
Sommaire
*         Doctissimo : Vous évoquez une méconnaissance des troubles bipolaires, notamment au sein du corps médical. Pouvez-vous nous en dire plus sur les problèmes que cela entraîne ?
Quelle est la prise en charge la plus efficace des troubles bipolaires ? Quel rôle peut jouer l'entourage ?
Les hospitalisations d'office sont-elles parfois nécessaires ? Ne risquent-elles pas d'aggraver la maladie bipolaire ?
Existe-t-il des risques importants de rechute après une guérison des troubles bipolaires ?

Doctissimo : Vous évoquez une méconnaissance des troubles bipolaires, notamment au sein du corps médical. Pouvez-vous nous en dire plus sur les problèmes que cela entraîne ?
Dr Gay : Il faut en moyenne huit ans d'évolution du trouble avant qu'un diagnostic ne soit posé. Ceci s'explique par le fait que cette pathologie passe souvent inaperçue au début de son évolution. Ce trouble peut aussi se manifester sous des formes trompeuses, pouvant faire évoquer d'autres pathologies psychiatriques. Ce trouble est fréquemment associé à des états de dépendance à des toxiques et plus particulièrement à des conduites d'alcoolisation qui peuvent masquer la symptomatologie maniaco-dépressive.
Or la précocité de la mise en place du traitement conditionne le pronostic et l'évolutivité de cette maladie. La reconnaissance précoce des symptômes de la maladie bipolaire qui annoncent une récidive maniaque et l'institution rapide d'un traitement médicamenteux permettent d'enrayer le processus maniaque et d'éviter l'hospitalisation.

Quelle est la prise en charge la plus efficace des troubles bipolaires ? Quel rôle peut jouer l'entourage ?

Dr Gay : Le traitement médicamenteux occupe une place importante dans la prise en charge du patient bipolaire. Parallèlement, la diffusion d'une information détaillée sur la maladie et ses traitements, la mise en place de mesures psycho-éducatives, le respect des règles de vie, l'initiation d'une psychothérapie, la participation à des groupes de parole permettront de compléter la prise en charge.
*         Les sels de lithium constituent le traitement le plus ancien et le plus spécifique des troubles bipolaires typiques. Ils sont officiellement indiqués dans le traitement curatif des états maniaques. Ils réduisent le risque de suicide (10 à 6 fois moins selon les études) et abaissent le taux de mortalité qui devient identique à celui de la population générale.
*         Les anticonvulsivants sont préférentiellement indiqués dans le traitement des états mixtes (intrication de symptômes d'excitation et dépressifs dans le même épisode), des formes à cycle rapide (quatre épisodes au minimum par an), en l'absence d'antécédents familiaux, et dans les formes dites secondaires (lorsqu'il existe une cause organique).
*         Les neuroleptiques classiques sont fréquemment prescrits lors du traitement curatif d'un état d'excitation maniaque. Mais on limite leur prescription en raison des effets indésirables neurologiques et d'un effet dépressogène possible.
*         Les antipsychotiques de nouvelle génération apparaissent plus spécifiques de ce type de trouble, en raison de leur bonne tolérance et de l'absence d'effet dépressogène. Ils sont préférentiellement prescrits en cas de troubles de la personnalité sous-jacents de type borderline ou personnalité antisociale. Pour que le traitement soit bien suivi, il est nécessaire qu'existe une coopération entre psychiatre-médecin généraliste-patient et entourage familial.

Les hospitalisations d'office sont-elles parfois nécessaires ? Ne risquent-elles pas d'aggraver la maladie bipolaire ?
Dr Gay : Une hospitalisation sous contrainte est justifiée en cas de refus de soins et lorsque le sujet est dangereux pour lui-même et son entourage. Cette mesure d'hospitalisation devient de plus en plus exceptionnelle lorsque le patient est bien informé sur sa maladie et suit régulièrement son traitement. Elle est souvent nécessaire au début de la maladie, lorsque le traitement n'a pas encore été institué. Sur le coup, le patient nous en veut d'avoir agi contre sa volonté. Après stabilisation de son état, il reconnaît le bien fondé de cette mesure. Elle ne peut en aucun cas aggraver la maladie, au contraire. Néanmoins, certains patients conservent des souvenirs très pénibles de leur enfermement, de l'intervention des forces de l'ordre, des traitements imposés. Ce vécu varie en fonction de la personnalité du sujet, de la nature des troubles et aussi en fonction de la personnalité des soignants et des structures d'hospitalisation.

Existe-t-il des risques importants de rechute après une guérison des troubles bipolaires ?
Dr Gay : Plus on s'éloigne d'un épisode, moins on a de risque de rechute. Ceci souligne la nécessite de poursuivre pendant plusieurs années les traitements et de mettre tout en oeuvre pour éviter de se trouver dans des situations de fragilisation. Parallèlement aux traitement médicamenteux, la prise en charge psychologique permet d'apprendre au sujet à mieux gérer ses affects, à contrôler certains situations stressantes, à respecter les règles d'hygiène de vie.
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Sources
*         Article "Troubles bipolaires : Suivi médical et vie au quotidien", site de l'assurance maladie, consulté en février 2018.
*         Troubles bipolaires, nouvelles perspectives, Présentation du Pr. Marie-Christine Hardy-Bayle de l'hôpital du Chesnay, parrainé par les laboratoires Lilly, MEDEC 2004.
*         Patient avec un trouble bipolaire : repérage et prise en charge - Fiche Mémo - Haute Autorité de Santé (accessible en ligne)
*         ALD n° 23 - Guide patient : la prise en charge d'un trouble bipolaire (accessible en ligne)
*         ALD n° 23 - Actes et prestations sur les troubles bipolaires - Actualisation decembre 2017 (accessible en ligne)
*         Les troubles bipolaires - Fondation Fondamental (accessible en ligne)
*         "Vivre avec des hauts et des bas" de Christian Gay et Alain Générmont, Hachette Littérature, avril 2002, 17 EURuros
*         "Maniaco-dépressif - L'Histoire de Pierre" de Marie-Christine Hardy-Baylé et Patrick Hardy, Editions Odile Jacob, 1996
*         "De l'exaltation à la dépression" de Kay Redfield Jamison, Editions Robert Laffont, coll. Réponses, 1997
*         "Guide des médicaments «psy»" de Christian Gay et Alain Gérard, Hachette, coll. Le livre de poche, 2001

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Manier des outils améliore nos compétences langagières

COMMUNIQUÉ | 11 NOV. 2021 - 20H00 | PAR INSERM (SALLE DE PRESSE)

NEUROSCIENCES, SCIENCES COGNITIVES, NEUROLOGIE, PSYCHIATRIE | TECHNOLOGIE POUR LA SANTE


Les aires cérébrales liées au langage se seraient étendues chez nos ancêtres dans des périodes d’explosion technologique, au moment où l’usage d’outils devenait plus répandu. © Adobe Stock

 
Notre capacité à comprendre la syntaxe de certaines phrases complexes fait partie des compétences langagières les plus difficiles à acquérir. En 2019, des travaux avaient révélé une corrélation entre le fait d’être particulièrement habile dans le maniement d’outils et d’avoir de bonnes compétences syntaxiques. Une nouvelle étude, menée par des chercheurs et chercheuses de l’Inserm, du CNRS et de l’Université Claude Bernard Lyon 1 et l’Université Lumière Lyon 2, en collaboration avec le Karolinska Institutet en Suède, montre désormais que ces deux habiletés font appel à de mêmes ressources cérébrales, localisées dans la même région du cerveau. Par ailleurs, un entraînement moteur avec un outil améliore nos capacités à comprendre la syntaxe de phrases complexes et à l’inverse, un entrainement syntaxique améliore les performances d’utilisation d’outils. Dans le domaine clinique, ces résultats pourraient être exploités pour soutenir la rééducation de patients ayant perdu une partie de leurs compétences langagières. L’étude est publiée dans la revue Science.

Le langage a longtemps été considéré dans le domaine des neurosciences comme une habileté très complexe, mobilisant des réseaux cérébraux spécifiquement dédiés à cette faculté. Cependant, depuis plusieurs années, des travaux scientifiques ont réexaminé cette idée.
Des études ont ainsi suggéré que des zones du cerveau qui contrôlent certaines fonctions langagières, comme le traitement du sens des mots par exemple, sont également impliquées dans le contrôle de la motricité fine. Toutefois, aucune preuve fondée sur l’imagerie cérébrale n’a permis de révéler de tels liens entre langage et utilisation d’outil. La paléo-neurobiologie[1] a indiqué que les aires cérébrales liées au langage se seraient étendues chez nos ancêtres dans des périodes d’explosion technologique, au moment où l’usage d’outils devenait plus répandu.
En considérant ces données, des équipes de recherche se sont donc interrogées : et si l’usage de certains outils, qui suppose de réaliser des mouvements complexes, impliquait des ressources cérébrales similaires à celles mobilisées dans des fonctions langagières complexes comme la syntaxe?
 
Exercices de syntaxe et maniement d’une pince
En 2019, le chercheur Inserm Claudio Brozzoli en collaboration avec la chercheuse CNRS Alice C. Roy et leur équipe a montré que des individus particulièrement habiles dans l’utilisation d’outils étaient aussi généralement plus performants dans le maniement des subtilités de la syntaxe suédoise.
Pour aller plus loin, la même équipe en collaboration avec la chercheuse CNRS Véronique Boulenger[2], a mis au point toute une série d’expériences en s’appuyant sur des techniques d’imagerie cérébrale (imagerie par résonance magnétique fonctionnelle ou IRM) et des mesures du comportement. Les participants ont été invités à réaliser plusieurs tests consistant en un entraînement moteur avec une pince mécanique et des exercices de syntaxe en français. Cela a permis aux scientifiques d’identifier les réseaux cérébraux spécifiques à chaque tâche, mais aussi communs aux deux tâches.


Le maniement de la pince et les exercices de syntaxe proposés aux participants produisaient des activations dans une région appelée « ganglions de la base ». © Claudio Brozzoli


 « Le choix de la pince et non d’un autre objet n’est pas un hasard. En effet, il s’agit d’un outil qui permet un mouvement sophistiqué, dans lequel interviennent des paramètres comme la distance parcourue pour rejoindre l’objet que l’on veut attraper, l’ouverture « des doigts » de la pince et l’orientation, et que l’on peut donc comparer en termes de complexité au maniement de la syntaxe dans le langage », explique Claudio Brozzoli.

À travers les différentes expériences, les scientifiques ont observé pour la première fois que le maniement de la pince et les exercices de syntaxe proposés aux participants produisaient des activations cérébrales dans des zones communes, avec une même distribution spatiale, dans une région appelée « ganglions de la base ».
 
Entraînement cognitif
Si ces deux types d’habiletés utilisent les mêmes ressources cérébrales, est-il possible d’en entraîner une pour améliorer l’autre ? Un entraînement moteur avec la pince mécanique permet-il d’améliorer la compréhension de phrases complexes ? Dans la seconde partie de leur étude, les scientifiques se sont intéressés à ces questions et ont montré que c’est bien le cas.

Les participants ont cette fois été invités à réaliser une tâche de compréhension syntaxique avant et après un entraînement moteur de 30 minutes avec la pince (voir encadré pour le détail de l’expérience). Les chercheurs et chercheuses ont ainsi démontré que l’entraînement moteur avec la pince s’accompagne d’une amélioration des performances dans les exercices de compréhension syntaxique.
Par ailleurs, les résultats obtenus soulignent que l’inverse est également vrai : un entraînement des facultés langagières, avec des exercices de compréhension de phrases à la structure complexe, améliore les performances motrices avec une pince mécanique.

Entraînement moteur et exercices de syntaxe
L’entraînement moteur consistait à insérer avec la pince de petits pions dans des trous adaptés à leur forme mais avec des orientations variables.
L’exercice de syntaxe réalisé avant et après cet entraînement consistait à lire des phrases à la syntaxe simple comme « Le scientifique qui admire le poète rédige un article » ou à la syntaxe plus complexe comme « Le scientifique que le poète admire rédige un article ». Ensuite, les participants devaient juger comme vraies ou fausses des affirmations du type : « Le poète admire le scientifique ». Les phrases comportant le pronom relatif objet « QUE » sont plus difficiles à traiter et les performances étaient donc généralement moins bonnes pour ce type de phrases.
Ces expériences ont révélé qu’après l’entraînement moteur, les participants présentaient de meilleures performances avec les phrases considérées plus difficiles. Les groupes contrôles, qui ont réalisé la même tâche langagière mais après un entraînement moteur à main nue ou sans entraînement, n’ont pas montré une telle amélioration.

Les scientifiques réfléchissent désormais à la meilleure manière d’appliquer ces résultats dans le domaine clinique. « Nous sommes en train d’imaginer des protocoles qui pourraient être mis en place pour soutenir la rééducation et la récupération des compétences langagières de certains patients ayant des facultés motrices relativement préservées, comme par exemple des jeunes présentant un trouble développemental du langage. Au-delà de ces applications, qui pourraient se révéler innovantes, ces résultats nous donnent aussi un aperçu de la manière dont le langage a évolué dans l’Histoire. Lorsque nos ancêtres ont commencé à développer et utiliser des outils, cette habileté a profondément changé le cerveau et a imposé des demandes cognitives qui pourraient avoir amené à l’émergence de certaines fonctions comme la syntaxe », conclut Claudio Brozzoli.
 
[1] Champ d’étude dans lequel les scientifiques s’intéressent à l’évolution de l’anatomie du cerveau de nos ancêtres.

[2] Sont impliqués dans ces résultats le Centre de recherche en neurosciences de Lyon (Inserm/CNRS/Université Claude Bernard Lyon 1) et le laboratoire Dynamique du langage (CNRS/Université Lumière Lyon 2).

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