DIAGNOSTIC BIOLOGIQUE DES ANOMALIES CONSTITUTIONNELLES DE LA MEMBRANE DU GLOBULE ROUGE

PHYSIOLOGIE DE LA MEMBRANE DU GLOBULE ROUGE 

Structure de la membrane érythrocytaire et rôle des différentes composantes

 La membrane érythrocytaire est constituée d’une double couche phospholipidique à laquelle s’accroche un réseau de protéines fibrillaires constitué de protéines transmembranaires et des protéines sous membranaires composant le cytosquelette. Sur ces protéines et ces lipides sont amarrés des glucides constituant les antigènes dont ceux des groupes sanguins érythrocytaires. Les lipides représentent 40% du poids sec de la membrane érythrocytaire ; les protéines et les glucides représentent respectivement 52% et 8%. Les lipides de la membrane érythrocytaire sont essentiellement constitués de phospholipides (65% à 70% des lipides totaux) et de cholestérol (20 à 25%) non estérifié auxquels s’ajoute une petite quantité d’acides gras libres et de glycolipides. Figure 1 : structure de la membrane érythrocytaire

 La bicouche lipidique 

Elle est constituée de deux feuillets phospholipidiques dont les chaines d’acides gras sont disposés face à face à l’intérieur de la bicouche, constituant la partie hydrophobe alors que les têtes polaires sont disposées vers le plasma pour le 3 feuillet externe ou vers le cytoplasme pour le feuillet interne. Les phosphatidylcholines et les sphingomyélines prédominent dans le feuillet externe tandis que les aminophospholipides (phosphatidylsérines et phosphatidyléthanolamines) prédominent dans le feuillet interne. Cette disposition asymétrique confère à la membrane une polarité permanente avec une couche interne chargée négativement par rapport à la couche externe. Cette bicouche lipidique joue essentiellement le rôle de barrière sélective entre le milieu intérieur du GR et le milieu extérieur pour le passage des ions et des petites molécules. Elle joue également le rôle d’encrage pour les protéines transmembranaires, mais aussi un rôle de support pour des résidus glucidiques. Par ses mouvements verticaux (flip flop) elle permet de maintenir l’asymétrie des phospholipides et de jouer un rôle de signalisation cellulaire dans les phénomènes de senescence. 

 Les glucides de la membrane érythrocytaire 

Ils représentent 8% de la masse membranaire et sont liés à 93% aux protéines et à 7% aux sphingolipides. Ce sont des sites récepteurs pour les anticorps et les hormones. Ils sont très immunogènes et constituent les déterminants antigéniques des groupes sanguins ABO (glycosphingolipides) et MNS (glycophorine A)

 Les protéines de la membrane du globule rouge

Les protéines transmembranaires 

Les protéines transmembranaires (ou protéines intégrales) sont insérées dans la bicouche lipidique avec un domaine extracellulaire, un domaine intra membranaire et un domaine cytoplasmique. 4 La protéine bande 3 ou protéine échangeuse d’ions (A ) C’est la plus abondante des protéines transmembranaires (25 à 30%). Elle comporte 911 AA. Il existe 1.2 millions copies par cellule [5]. La protéine bande 3 est codée par le gène EP situé sur le chromosome 17 [6]. Son domaine transmembranaire joue un rôle dans le transport d’anions. Le domaine extracellulaire est en interaction avec l’environnement et la matrice extra cellulaire ; il sert également de support pour des radicaux glycosidiques et sulphydriles. Le domaine cytoplasmique est en liaison direct avec les protéines intrinsèques du cytosquelette ou il joue essentiellement un rôle d’encrage du cytosquelette à la membrane. La glycophorine A [5] C’est la plus abondante des glycoprotéines membranaires (1 à 2% de la totalité des protéines membranaires). Elle compte 131 AA. Il existe environ 1 million copies par cellule. Elle est codée par le gène GYPA situé sur le chromosome 4. Comme la protéine bande 3, elle traverse la membrane de part en part. Le segment externe porte les antigènes de groupe sanguin MNS et les récepteurs pour les leptines ; et le segment interne est en interaction avec le squelette sous membranaire et les constituants du cytosol. Il existe également une relation étroite entre cette glycophorine et la protéine bande 3. La glycophorine C Elle compte 128 AA et il en existe 1.10^5 copies par cellule. Elle est codée par le gène GYPC situé sur le chromosome 2. Elle porte les antigènes de groupe sanguin Gerbich. Elle est également en liaison avec le cytosquelette membranaire via la protéine 4.1. 5 Les glycophorines participent au phénomène d’ancrage du cytosquelette et de stabilisation de la forme des globules rouges [7.8].

 Les protéines du cytosquelette sous membranaire 

Le cytosquelette est constitué d’un assemblage de protéines entrelacées en mailles réguliers et tapissant la face interne de la bicouche lipidique. Les principales protéines le constituant sont: la spectrine, l’ankyrine, la protéine 4.1, la protéine 4.2 et l’actine.  La spectrine : c’est la protéine membranaire la plus abondante du GR. Il existe environ 200.000 copies par cellule. C’est une longue protéine filamenteuse constituée de deux chaines polypeptidiques α et β qui s’associent de façon antiparallèle pour donner des hétérodimères, puis des tétramères. Les chaines de tétramère de spectrine vont s’assembler en un réseau régulier hexagonal tapissant toute la face interne de la membrane érythrocytaire. Ce réseau de spectrine forme la base de cytosquelette membranaire. Les chaines α et β sont codées respectivement par les gènes SPTA1 (situé sur le chromosome 1) et SPTB2 (situé sur le chromosome 14) [9]. La spectrine est responsable de la forme et des propriétés dynamiques (stabilité et déformabilité) du GR.  L’ankyrine : C’est la principale protéine d’ancrage du cytosquelette membranaire. Elle est codée par le gène ANK1 situé sur le bras court du chromosome . Elle joue un rôle d’ancrage du cytosquelette à la membrane cellulaire en interaction avec les autres protéines intrinsèques.  La protéine 4.1 : C’est une des composantes clé du cytosquelette. Le gène codant pour cette protéine (gène EPB 41) est localisé sur le chromosome 1. Elle joue un rôle d’ancrage du cytosquelette dans la bicouche lipidique 6 et un rôle dans la formation du complexe jonctionnelle spectrine, actine, protéine 4.1.  La protéine 4.2 : Elle représente à peu près 5% des protéines de la membrane. Il en existe environ 200.000 copies par cellules. Elle est codée par le gène ELB 4.2 situé sur le chromosome 15 [6.10]. Elle interagie avec la protéine AE1 pour stabiliser l’ankyrine.  Actine : Intervient dans la contraction cellulaire (en se liant à la myosine), dans le déplacement du GR et dans les changements de la forme de cette cellule.

Les interactions entre les diverses protéines de la membrane érythrocytaire 

La stabilité et la déformabilité du GR dépendent de l’intégrité des protéines membranaires ; et des interactions entre ces protéines elles même et avec les autres composantes de la membrane du GR. Schématiquement il y a deux types d’interactions : – Les interactions verticales : elles fixent la bicouche lipidique au cytosquelette. Elles sont assurées par la liaison des protéines intrinsèques avec l’ankyrine, la spectrine et la protéine 4.2. -Les interactions horizontales : elles fixent les protéines du cytosquelette entre elles, permettant d’établir un réseau solide qui sous-tend la bicouche lipidique. Elles sont formées de liaisons entre les chaines α et β de la spectrine, entre la chaine β et la protéine 4.1 et entre la protéine 4.1 et l’actine [11].