d’Hématologie Biologique Hôpital Robert Debré lydie.dacosta@aphp.fr Pr Lydie Da Costa Service Hématopoïèse

Hématopoïèse

Pr Lydie Da Costa

Service d’Hématologie Biologique Hôpital Robert Debré

lydie.dacosta@aphp.fr

Plan

• Introduction : lien entre les cellules du sang et la moelle

• Ontogenèse

• Les différents compartiments médullaires

Introduction

Lien entre les cellules du sang et la moelle osseuse

Les cellules du sang

Erythrocytes Plaquettes

Monocytes

neutrophile

Polynucléaires

Cellule T Cellule B

Natural Killer

Lymphocytes

Défense de l ’organisme, surveillance immunitaire

(précurseur des macrophages) Défense de l’organisme (bactéries)

Défense de l’organisme (Parasites, Allergies)

Inflammation et allergie

Coagulation

Véhiculent l’oxygène

Les cellules du sang

Erythrocytes Plaquettes

Monocyte

neutrophile

Polynucléaires

Cellule T Cellule B

Natural Killer

Lymphocytes

2 jours (sang)

6-8 heures (sang)

< 3 jours (tissus) 8-12 heures (sang)

< 10 jours (tissus)

?

8-10 jours

120 jours Fonctions hétérogènes:

durées de vie hétérogènes exemple: fonction mémoire durée de vie = années

Les cellules du sang

Erythrocytes Plaquettes

Monocyte

neutrophile

Polynucléaires

Cellule T Cellule B

Natural Killer

Lymphocytes

0,1 à 1 .10⁹/L 1,5 à 7.10⁹/L

0,05 à 0,5.10⁹/L

0,01 à 0,05.10⁹/L

à 450.10150 ⁹/L

1,5 à 4.10⁹/L

H: 4,3 à 5,8.10¹²/L F: 4 à 5,2.10¹²/L

Morphologies différentes

Fonctions différentes

Durées de vie et séjours vasculaires

différents Quantités

différentes

Un mécanisme physiologique doit permettre de produire l’ensemble des cellules sanguines : cela implique:

- une capacité de prolifération et de renouvellement (quantitatif) - une capacité de diversification (qualitatif = différenciation) - une capacité de régulation : équilibre/homéostasie

= HEMATOPOïESE

Répartitions différentes Cellules matures

incapables de se

renouveler

Hématopoïèse

Ensemble des mécanismes qui assurent la production constante et régulée des différentes cellules sanguines

Production constante : Nbre Durée de vie Production/j globules rouges: 20.10¹² 120 j 200.10⁹ PN Neutrophiles 0,5.10¹² 24 h 50.10⁹

Plaquettes 1,0.10¹² 7 j 100.10⁹

Production régulée : - facteurs de croissance, microenvironnement

- existence d’un compartiment très minoritaire de cellules souches hématopoïétiques capables de générer la totalité des éléments du sang.

Ontogenèse

= Etude de la croissance et le développement d’un individu (ou d’un tissu)

depuis la fécondation de l’œuf jusqu’à l’âge adulte

Ontogenèse

• Deux vagues successives de production de CSH :

– Hématopoïèse primitive dans le sac Vitellin (site extra-embryonnaire) à J8

→CSH

– Hématopoïèse définitive dans l’AGM (site intra-embryonnaire) - Les cellules endothéliales hémogéniques de l’endothélium ventral de l’aorte donnent naissance aux CSH de l’AGM → CSH qui colonisent ensuite les organes hématopoïétiques (foie, rate, thymus)

AGM= Aorte-gonado-mesonephros (aorte, ébauches des crêtes génitales et ébauche du rein)

CSH dans l’AGM de différentes espèces de vertébrés au stade de 35 somites

Le placenta : un autre site de production de CSH embryonnaires

Succession de territoires hématopoïétiques au cours de l’ontogenèse

Sac vitellin

7.5 J 10.5 J 12.5 J 15.5 J naissance

AGM

Placenta

Foie foetal

Moelle osseuse

Artère vitelline

Veine vitelline Artère ombilicale

Veine ombilicale

Production de CSH

Expansion des CSH

Résidence des CSH

Les différents compartiments

médullaires

Les compartiments hématopoïétiques

4 compartiments :

Les Cellules souches hématopoïétiques (CSH)

Autorenouvellement et multipotence

Les progéniteurs

Cellules engagées dans un lignage cellulaire

Les précurseurs

Cellules qui se divisent et qui maturent

Les cellules matures

Cellules fonctionnelles qui passent dans le sang

Différenciation Multipotence

Cellule souche

Progéniteurs déterminés Auto-renouvellement

Concept de cellules souches hématopoïétiques

engagement

Les 4 compartiments de cellules hématopoïétiques

Cellule souche multipotente

Progéniteur myéloïde (CFU-GEMM) Progéniteur lymphoïde

BFU-e/ MK

BFU-E

CFU-E

CFU-MK

CFU-GM

CFU-M CFU-G CFU-Eo CFU-bas

érythrocyte plaquette

macrophage Cell. dendritique monoblaste

neutrophile éosinophile basophile Cellule T Cellule B NK érythroblaste

mégacaryocyte

CFU-B CFU-T

autorenouvellement

MATURATION DIFFERENCIATION PROLIFERATION

Monocyte

tissussang

myéloblastes promyélocytes

myélocytes

métamyélocytes

plasmocyte

Modèle classique de l’hématopoïèse humaine adulte

Modèle revisité de l’hématopoïèse humaine adulte (Notta et al., 2016)

Caractéristiques des CSH

• Cellules peu nombreuses (0.001% des cellules de la moelle)

• Cellules indifférenciées

• Absence de marqueur spécifique

• Non reconnaissables morphologiquement

• En majorité quiescentes (G

)

• Engagement dans une voie de différenciation par division asymétrique

• Deux propriétés les définissent : – Autorenouvellement

– multipotence

• Mise en évidence :

– greffe de moelle d’un donneur syngénique à des souris irradiées

Till et Mc Culloch (1961)

 Chaque colonie est issue d’une seule cellule de la MO appelée CFU-Spleen – Pathologie humaine (cas de LMC)

translocation chromosomique t(9;22) retrouvée dans : - érythroblastes et mégacaryocytes - granuleux et macrophages

- lymphocytes B et T

l’anomalie clonale acquise est retrouvée dans toutes les cellules du sang

 il existait donc une cellule multipotente (CSH) qui a subi le réarrangement chromosomique et l’a transmis à toutes les cellules hématopoïétiques.

• Localisation :

– dans le microenvironnement médullaire – Circulation transitoire dans le sang

En pratique : identification des cellules souches humaines

Marqueurs de lignages chez l’homme (Lin) - CD2 (lin. T et NK)

- CD3 (lin. T)

- CD11b (lin. granulo. et monocytaire) - CD14 (lin. monocytaire)

- CD15 (lin. neutro et eosino) - CD 16 (lin. NK et granulo.) - CD19 (lin. B)

- CD56 (lin. NK)

- CD235a (GPA, lin. érythroïde)

Les Progéniteurs

• 0,01-1% des cellules de la moelle (0,01% pour les Prog Immatures à 0,5-1% pour les Prog matures)

• Descendants des CS multipotentes, continuum

• PERTE des propriétés d’autorenouvellement et de multipotentialité

• CAPACITÉ DE PROLIFÉRATION ET DE DIFFÉRENCIATION

• Dépendance aux cytokines

• Capacité à former des colonies de cellules différenciées

• Existent des progéniteurs multipotents (donnent naissance à plusieurs lignées mais déjà engagés), Bipotentes (deux lignées, ex MEP) et monopotent (BFU-e immature)

• Non reconnaissables morphologiquement au microscope mais possiblement sur les colonies (tests clonogéniques) et grâce des marqueurs Ag de Surface

Cultures à long terme myéloïde ou lymphoïde (LTC-IC= Long Term Culture Initiating Cell)

Tests clonogéniques à court terme (CFC)

Progéniteurs matures Progéniteurs immatures

Cellules Souches Hématopoïétiques

Cellules matures

Comment analyser les CSH, progéniteurs, précurseurs et cellules matures?

CD34 CD38

Test in vivo dans les souris NOD-SCID

Cellules souches

hématopoïétiques humaines

Myélogramme/biopsie ostéomédullaire (BOM Précurseurs

Quantifiables sur un automate d’hématologie et identifiables au microscope

BFU-E CFU-Méga

CFU-GM CFU-E

Mixtes

Photos CHU Tours Hématologie http://www.med.univ-tours.fr

Les précurseurs médullaires

• Multiplication et maturation terminale de l’hématopoïèse

• Reconnaissables morphologiquement (Cellules analysées et comptées lors d’une analyse microscopique d’un frottis de myélogramme) et par des Ag de surface, spécifiques de lignées : Glycophorine A pour la

lignée érythroïde

• Fin du processus de maturation, cellules matures (réticulocytes) quittent

la moelle osseuse (diapédèse) vers la circulation sanguine ( GR en

24-48h)

La lignée érythroblastique

PROER

Proérythroblaste

ERB

Érythroblaste basophile

ERP

Érythroblaste

polychromatophile

ERA Érythroblaste acidophile

La lignée mégacaryocytaire

MB

Myéloblaste

PML

Promyélocyte

MLN

Myélocyte neutrophile

MMLN

Métamyélocyte

PN Polynucléaire neutrophile

La lignée granuleuse neutrophile

Cultures à long terme myéloïde ou lymphoïde (LTC-IC= Long Term Culture Initiating Cell)

Tests clonogéniques à court terme (CFC)

Progéniteurs matures Progéniteurs immatures

Cellules Souches Hématopoïétiques

Cellules matures

Comment analyser les CSH, progéniteurs, précurseurs et cellules matures?

CD34 CD38

Test in vivo dans les souris NOD-SCID

Cellules souches

hématopoïétiques humaines

Myélogramme/biopsie ostéomédullaire (BOM Précurseurs

Quantifiables sur un automate d’hématologie et identifiables au microscope

Moelle osseuse Sang de cordon ombilical

Cytaphérèse

Cellules mononucléées

Purification des cellules CD34

Applications cliniques : greffes

https://www.youtube.com/watch?v=0ybvQB1r3v8

Back to the eighties…..