Constrangimentos sentidos pelos PTT resultantes da implementação do programa de AEC 

L’Hb est le composant principal des érythrocytes dont la fonction est de transporter le dioxygène (O2) vers les tissus et d’évacuer le dioxyde de carbone (CO2), en liant ces molécules grâce à un groupement prosthétique, l’hème. L’Hb est constituée de 4 chaines protéiques de globine identiques deux à deux. Chaque chaine de globine est liée à une molécule d’hème. Il existe plusieurs types de globines qui sont exprimées à différents stades du développement et qui sont réparties sur deux locus situés sur les chromosomes 16 et 11. Sur le chromosome 16, le locus α code les chaines ζ, α1 et α2. Sur le chromosome 11, le locus β code les chaines ε, Gγ, Aγ, δ et β (Stamatoyannopoulos, 2005). Les différentes chaines de globines vont s’assembler 2 à 2, avec deux chaînes du locus α et deux chaines du locus β, pour former l’Hb correspondant au stade de développement. Les Hb embryonnaires appelées Gower 1, Gower 2 et Portland sont respectivement constituées des chaines ζ2ε2, α2ε2

et ζ2γ2. Chez le fœtus, c’est le tétramère α2γ2 qui forme l’Hb fœtale (HbF) qui possède une forte affinité pour l’oxygène (Shiao et al., 2006). Enfin, la forme adulte exprimée dès la naissance possède les tétramères α2β2 formant l’HbA1 qui est la forme majoritaire et α2δ2

formant l’HbA2 (Manning et al., 2007) (Figure 7). Le SCO contient principalement de l’HbF et de l’HbA (Dupont et al., 2011).

Les globines

L’expression des gènes de globines est très finement régulée au niveau spatio-temporel, transcriptionnel et post-transcriptionnel afin de permettre l’expression des globines dans les cellules érythroïdes et pour assurer la formation des différents types d’Hb en fonction du stade de développement. Ce contrôle est assuré localement par des régions promotrices mais aussi à distance par des régions d’ADN régulatrices caractérisées par la présence de sites hypersensibles à la ADNase I (HS : DNase I hypersensitive sites) comme le « locus control region » (LCR) du cluster β (β-LCR) et le MRE (Major regulatory element) du cluster α (α -MRE) (Figure 7) (Ribeiro et al., 2008). Le β-LCR est situé entre 4 et 20 kb en amont du cluster β et est constitué de 5 HS. Cet élément permet le passage d’une chromatine « fermée » à une chromatine « ouverte » et interagit avec les promoteurs des gènes du cluster β en formant une boucle (Tolhuis et al., 2002, Patrinos et al., 2004). La sélection du gène de globine correspondant à un stade de développement donné se fait grâce, notamment, au facteur Krüppel like factor (KLF)1, et la chaine de globine correspondante est transcrite sous

1.2.2.2 L’hémoglobine Généralités

L’Hb est le composant principal des érythrocytes dont la fonction est de transporter le dioxygène (O2) vers les tissus et d’évacuer le dioxyde de carbone (CO2), en liant ces molécules grâce à un groupement prosthétique, l’hème. L’Hb est constituée de 4 chaines protéiques de globine identiques deux à deux. Chaque chaine de globine est liée à une molécule d’hème. Il existe plusieurs types de globines qui sont exprimées à différents stades du développement et qui sont réparties sur deux locus situés sur les chromosomes 16 et 11. Sur le chromosome 16, le locus α code les chaines ζ, α1 et α2. Sur le chromosome 11, le locus β code les chaines ε, Gγ, Aγ, δ et β (Stamatoyannopoulos, 2005). Les différentes chaines de globines vont s’assembler 2 à 2, avec deux chaînes du locus α et deux chaines du locus β, pour former l’Hb correspondant au stade de développement. Les Hb embryonnaires appelées Gower 1, Gower 2 et Portland sont respectivement constituées des chaines ζ2ε2, α2ε2

et ζ2γ2. Chez le fœtus, c’est le tétramère α2γ2 qui forme l’Hb fœtale (HbF) qui possède une forte affinité pour l’oxygène (Shiao et al., 2006). Enfin, la forme adulte exprimée dès la naissance possède les tétramères α2β2 formant l’HbA1 qui est la forme majoritaire et α2δ2

formant l’HbA2 (Manning et al., 2007) (Figure 7). Le SCO contient principalement de l’HbF et de l’HbA (Dupont et al., 2011).

Les globines

L’expression des gènes de globines est très finement régulée au niveau spatio-temporel, transcriptionnel et post-transcriptionnel afin de permettre l’expression des globines dans les cellules érythroïdes et pour assurer la formation des différents types d’Hb en fonction du stade de développement. Ce contrôle est assuré localement par des régions promotrices mais aussi à distance par des régions d’ADN régulatrices caractérisées par la présence de sites hypersensibles à la ADNase I (HS : DNase I hypersensitive sites) comme le « locus control region » (LCR) du cluster β (β-LCR) et le MRE (Major regulatory element) du cluster α (α -MRE) (Figure 7) (Ribeiro et al., 2008). Le β-LCR est situé entre 4 et 20 kb en amont du cluster β et est constitué de 5 HS. Cet élément permet le passage d’une chromatine « fermée » à une chromatine « ouverte » et interagit avec les promoteurs des gènes du cluster β en formant une boucle (Tolhuis et al., 2002, Patrinos et al., 2004). La sélection du gène de globine correspondant à un stade de développement donné se fait grâce, notamment, au facteur Krüppel like factor (KLF)1, et la chaine de globine correspondante est transcrite sous

le contrôle de facteurs de transcription tels que GATA-1, TAL1 ou NF-E2 (Lowrey et al., 1992, Cao et al., 2002, Drissen et al., 2004). Le cluster α possède quant à lui 4 HS dont seulement un, le HS40 a un effet significatif sur l’expression des gènes du cluster α et est appelé α-MRE (Jarman et al., 1991). Contrairement au β-LCR, l’α-MRE n’est pas nécessaire pour l’ouverture de la chromatine, le locus α étant situé dans une zone de chromatine ouverte au niveau de la région télomérique du chromosome 16. Cependant, comme le β-LCR, l’α -MRE contient des sites de fixation pour les FT GATA-1 et NF-E2 et se comporte comme un inducteur de l’activité promotrice de ces gènes (Jarman et al., 1991, Cao et al., 2002).

Afin d’empêcher l’accumulation de chaines de globine libres dans la cellule, de permettre leur reploiement et de faciliter leur incorporation au sein de l’Hb, les chaines de globines α

sont prises en charge par des protéines chaperonnes telle que l’AHSP (α-hemoglobin stabilizing protein) appelée également ERAF (Erythroid-associated factor) ou EDRF (Erythroid differentiation-related factor) (Feng et al., 2004). Comme tous les gènes érythroïdes, AHSP est régulé par GATA-1 et empêche la formation de précipité de chaines de globines α qui sont toxiques pour la cellule (Gallagher et al., 2005, Yu et al., 2007).

L’hème

L’hème est synthétisé par 8 enzymes dont 4 sont situées au niveau de la mitochondrie et 4 au niveau du cytoplasme (Figure 8). La condensation du succinyl-coenzyme A et de la glycine au niveau de la mitochondrie donne l’acide 5-aminolévulinique (ALA) grâce à l’acide aminolévulinique synthase (ALAS), qui est transformé au niveau cytoplasmique par la ALA déshydratase (ALAD) en porphobilinogène (PBG). Le PBG est transformé en hydroxyméthylbilane par la PBG désaminase (PBGD) appelée aussi HMBS (hydroxyméthylbilane synthase). L’hydroxyméthylbilane est ensuite transformé en uroporphyrinogène III puis coproporphyrinogène III par l’urogène synthase (UROS) et urogène décarboxylase (UROD) respectivement puis repasse au niveau de la mitochondrie pour être transformé en protoporphyrinogène III puis protoporphyrine IX par la coprogène oxydase (CPO) et la protogène oxydase (PPO). Enfin, la ferrochélatase permet l’incorporation du fer pour constituer l’hème qui va être exporté dans le cytoplasme pour s’associer aux chaines de globines et former l’Hb (Ponka, 1997, Chiabrando et al., 2014). La transcription de ces enzymes est principalement régulée par les FT GATA-1 et NF-E2 (Mignotte et al., 1989, Cox et al., 1991, Delfau-Larue et al., 1994, Kaya et al., 1994, Tugores

et al., 1994, Taketani et al., 1995, Bishop et al., 1996).

le contrôle de facteurs de transcription tels que GATA-1, TAL1 ou NF-E2 (Lowrey et al., 1992, Cao et al., 2002, Drissen et al., 2004). Le cluster α possède quant à lui 4 HS dont seulement un, le HS40 a un effet significatif sur l’expression des gènes du cluster α et est appelé α-MRE (Jarman et al., 1991). Contrairement au β-LCR, l’α-MRE n’est pas nécessaire pour l’ouverture de la chromatine, le locus α étant situé dans une zone de chromatine ouverte au niveau de la région télomérique du chromosome 16. Cependant, comme le β-LCR, l’α -MRE contient des sites de fixation pour les FT GATA-1 et NF-E2 et se comporte comme un inducteur de l’activité promotrice de ces gènes (Jarman et al., 1991, Cao et al., 2002).

Afin d’empêcher l’accumulation de chaines de globine libres dans la cellule, de permettre leur reploiement et de faciliter leur incorporation au sein de l’Hb, les chaines de globines α

sont prises en charge par des protéines chaperonnes telle que l’AHSP (α-hemoglobin stabilizing protein) appelée également ERAF (Erythroid-associated factor) ou EDRF (Erythroid differentiation-related factor) (Feng et al., 2004). Comme tous les gènes érythroïdes, AHSP est régulé par GATA-1 et empêche la formation de précipité de chaines de globines α qui sont toxiques pour la cellule (Gallagher et al., 2005, Yu et al., 2007).

L’hème

L’hème est synthétisé par 8 enzymes dont 4 sont situées au niveau de la mitochondrie et 4 au niveau du cytoplasme (Figure 8). La condensation du succinyl-coenzyme A et de la glycine au niveau de la mitochondrie donne l’acide 5-aminolévulinique (ALA) grâce à l’acide aminolévulinique synthase (ALAS), qui est transformé au niveau cytoplasmique par la ALA déshydratase (ALAD) en porphobilinogène (PBG). Le PBG est transformé en hydroxyméthylbilane par la PBG désaminase (PBGD) appelée aussi HMBS (hydroxyméthylbilane synthase). L’hydroxyméthylbilane est ensuite transformé en uroporphyrinogène III puis coproporphyrinogène III par l’urogène synthase (UROS) et urogène décarboxylase (UROD) respectivement puis repasse au niveau de la mitochondrie pour être transformé en protoporphyrinogène III puis protoporphyrine IX par la coprogène oxydase (CPO) et la protogène oxydase (PPO). Enfin, la ferrochélatase permet l’incorporation du fer pour constituer l’hème qui va être exporté dans le cytoplasme pour s’associer aux chaines de globines et former l’Hb (Ponka, 1997, Chiabrando et al., 2014). La transcription de ces enzymes est principalement régulée par les FT GATA-1 et NF-E2 (Mignotte et al., 1989, Cox et al., 1991, Delfau-Larue et al., 1994, Kaya et al., 1994, Tugores

Figure 7 : Les différents types d'hémoglobine au cours du développement

Les globines composent une famille multigénique située sur les chromosomes 11 (locus β) et 16 (locus α). Ces gènes sont exprimés successivement au cours du développement grâce à des régions régulatrices (α-MRE et β-LCR). Les chaines de globines s’associent 2 à 2 pour former une hémoglobine (Hb) adaptée au stade de développement. Chez l’embryon, on retrouve les Hb Gower1, 2 et Portland (ζ2ε2, α2ε2 et ζ2γ2), chez le fœtus, l’HbF (α2γ2) et chez l’adulte l’HbA1 (α2β2) et l’HbA2 (α2δ2). Adapté de (Manning et al., 2007).

Figure 7 : Les différents types d'hémoglobine au cours du développement

Les globines composent une famille multigénique située sur les chromosomes 11 (locus β) et 16 (locus α). Ces gènes sont exprimés successivement au cours du développement grâce à des régions régulatrices (α-MRE et β-LCR). Les chaines de globines s’associent 2 à 2 pour former une hémoglobine (Hb) adaptée au stade de développement. Chez l’embryon, on retrouve les Hb Gower1, 2 et Portland (ζ2ε2, α2ε2 et ζ2γ2), chez le fœtus, l’HbF (α2γ2) et chez l’adulte l’HbA1 (α2β2) et l’HbA2 (α2δ2). Adapté de (Manning et al., 2007).

Figure 8 : Biosynthèse de l'hème

Le facteur GATA-1 est un des principaux régulateurs de la transcription des gènes codant les enzymes de la biosynthèse de l’hème et des chaines de globines. L’acide aminolévulinique synthase (ALAS) permet la condensation de succinyl-coenzyme A (succinylCoA) et de la glycine pour former de l’acide 5-aminolévulinique (ALA) au niveau mitochondrial. Les 4 étapes suivantes se déroulent au niveau du cytoplasme. L’ALA y est donc exporté pour être transformé en porphobilinogène (PBG) par l’ALA déshydratase (ALAD) puis le PBG obtenu est pris en charge par la porphobilinogène désaminase (PBGD) pour donner l’hydroxyméthylbilane qui va être converti successivement en uroporphyrinogène III et en coproporphyrinogène III par l’urogène synthase (UROS) et urogène décarboxylase (UROD) respectivement. Le coproporphyrinogène est ré-importé au niveau de la mitochondrie pour former le protoporphyrinogène III puis la protoporphyrine IX grâce à la coprogène oxydase (CPO) et la protogène oxydase (PPO). Le fer est ensuite incorporé par la ferrochélatase (FeCh) pour former l’hème qui va s’associer aux chaines de globines pour former l’hémoglobine (Hb). Adapté de (Chiabrando et al., 2014).

Figure 8 : Biosynthèse de l'hème

Le facteur GATA-1 est un des principaux régulateurs de la transcription des gènes codant les enzymes de la biosynthèse de l’hème et des chaines de globines. L’acide aminolévulinique synthase (ALAS) permet la condensation de succinyl-coenzyme A (succinylCoA) et de la glycine pour former de l’acide 5-aminolévulinique (ALA) au niveau mitochondrial. Les 4 étapes suivantes se déroulent au niveau du cytoplasme. L’ALA y est donc exporté pour être transformé en porphobilinogène (PBG) par l’ALA déshydratase (ALAD) puis le PBG obtenu est pris en charge par la porphobilinogène désaminase (PBGD) pour donner l’hydroxyméthylbilane qui va être converti successivement en uroporphyrinogène III et en coproporphyrinogène III par l’urogène synthase (UROS) et urogène décarboxylase (UROD) respectivement. Le coproporphyrinogène est ré-importé au niveau de la mitochondrie pour former le protoporphyrinogène III puis la protoporphyrine IX grâce à la coprogène oxydase (CPO) et la protogène oxydase (PPO). Le fer est ensuite incorporé par la ferrochélatase (FeCh) pour former l’hème qui va s’associer aux chaines de globines pour former l’hémoglobine (Hb). Adapté de (Chiabrando et al., 2014).