Fiche de révision : Introduction à l'hématopoïèse et ses techniques

📋 Plan du Cours

1. Définition, objectifs et sites de l’hématopoïèse embryonnaires et adultes
2. Compartiments cellulaires de l’hématopoïèse : cellules souches, progéniteurs, précurseurs et cellules matures
3. Caractéristiques et fonctions des cellules souches hématopoïétiques
4. Différenciation et classification des progéniteurs hématopoïétiques
5. Maturation morphologique et fonctionnelle des précurseurs hématopoïétiques
6. Régulation de l’hématopoïèse par les facteurs de croissance et le microenvironnement médullaire
7. Rôle des facteurs exogènes et physicochimiques dans l’hématopoïèse
8. Techniques d’exploration biologique de l’hématopoïèse : hémogramme, myélogramme et biopsie
9. Exploration complémentaire : cytochimie, immunocytochimie et biopsie ganglionnaire
10. Méthodes immunologiques et cytogénétiques pour l’analyse des lignées hématopoïétiques
11. Cultures de progéniteurs hématopoïétiques et applications cliniques
12. Organisation fonctionnelle des lignées lymphoïde et myéloïde dans l’hématopoïèse

📖 1. Définition, objectifs et sites de l’hématopoïèse embryonnaires et adultes

🔑 Notions clés & Définitions

• Hématopoïèse : Ensemble des phénomènes qui concourent à la production et au remplacement continu et régulé des cellules sanguines.

📝 Points essentiels

• Chez l’embryon, l’hématopoïèse se déroule d’abord dans le sac vitellin à la 4e semaine, puis dans le foie à la 6e semaine et la rate au 2e mois.
• Chez le fœtus, l’hématopoïèse gagne progressivement la moelle osseuse au 4e mois.
• À partir de la naissance, l’hématopoïèse est exclusivement médullaire.
• Chez l’adulte normal, la moelle osseuse fonctionnelle est localisée dans les os plats.

💡 À retenir

L’hématopoïèse suit une migration physiologique du sac vitellin vers le foie, la rate puis la moelle osseuse. Après la naissance, elle devient exclusivement médullaire, avec une localisation surtout dans les os plats chez l’adulte normal.

📖 2. Compartiments cellulaires de l’hématopoïèse : cellules souches, progéniteurs, précurseurs et cellules matures

🔑 Notions clés & Définitions

• Cellules souches : Cellules primitives hématopoïétiques capables d’auto-renouvellement et de différenciation, à l’origine de l’ensemble des cellules circulantes.
• Compartiment des précurseurs hématopoïétiques : Compartiment alimenté par les progéniteurs les plus tardifs, correspondant à la phase de multiplication et de maturation, avec des cellules morphologiquement identifiables sur le frottis médullaire.

📝 Points essentiels

• Le compartiment des cellules souches assure l’auto-renouvellement et l’engagement dans une lignée cellulaire.
• Le compartiment des précurseurs hématopoïétiques est le compartiment de multiplication et de maturation, avec cellules morphologiquement identifiables sur le frottis médullaire.
• Le compartiment des cellules différenciées ou matures regroupe les hématies, les polynucléaires neutrophiles, éosinophiles et basophiles, les monocytes, les lymphocytes et les plaquettes.
• Les cellules matures passent dans le sang, qui sert de lieu de passage et de transport de la moelle vers les tissus.
• Cette cellule va poursuivre son programme de différenciation et donner naissance à des progéniteurs encore plus engagés : – CFU-GM (Granulo-Monocytaire) : polynucléaires Neutrophiles et Monocytes – CFU-G (Granuleuse) : polynucléaires neutrophiles – CFU-M (Monocytaire) : monocytes puis macrophages – CFU-MK (Mégacaryocytaire) : plaquettes – CFU-Eo (Eosinophile) : polynucléaires éosinophiles – CFU-B (Basophile) : polynucléaires basophiles – BFU-E (Burst Forming Unit) puis CFU-E (Erythroïde) : hématies Les progéniteurs ne sont pas identifiables morphologiquement et leur quantification fait appel à des techniques spécialisées de culture cellulaire.

💡 À retenir

L’hématopoïèse s’organise en compartiments successifs selon le potentiel cellulaire et la visibilité morphologique. Les cellules matures quittent la moelle pour passer dans le sang, qui assure leur transport vers les tissus.

📖 3. Caractéristiques et fonctions des cellules souches hématopoïétiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Cellules souches hématopoïétiques : Petite population de cellules de la moelle osseuse à l’origine de tous les éléments circulants du sang, capable d’assurer son propre renouvellement et sa différenciation vers une lignée cellulaire.

📝 Points essentiels

• Les cellules souches hématopoïétiques sont à l’origine de tous les éléments circulants du sang.
• Les cellules souches hématopoïétiques assurent leur propre renouvellement et la différenciation vers une lignée cellulaire.
• Pendant l’embryogenèse, l’auto-renouvellement correspond à une expansion par division symétrique produisant deux cellules souches.
• Après la naissance, l’auto-renouvellement correspond à un maintien par division asymétrique produisant une cellule souche et un progéniteur.
• Les cellules souches hématopoïétiques représentent 0,01 % à 0,05 % des cellules hématopoïétiques médullaires.
• Elles ont deux fonctions : leur propre renouvellement ou auto-renouvèlement pour pérenniser le pool des cellules souches d’une part, leur différenciation d’autre part (engagement dans une lignée cellulaire).

💡 À retenir

Il s’agit d’une cellule rare de la moelle osseuse, quiescente et collectable, définie par une double mission : pérenniser le pool des cellules souches et engager la différenciation vers les lignées cellulaires. Elle est aussi caractérisée par des marqueurs membranaires spécifiques CD34+, CD33- et HLA DR-.

📖 4. Différenciation et classification des progéniteurs hématopoïétiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Ce sont : La cellule souche myéloïde commune et la cellule souche lymphoïde commune (B et T) ;
• Devenir des progéniteurs complètement prédéterminés : Orientation vers une seule lignée au cours d’une différenciation progressive obligatoire, avec perte progressive du potentiel initial.
• Progéniteurs hématopoïétiques : Certaines CD sont ainsi utilisées pour caractériser plus précisément les diverses cellules d’une lignée : - Progéniteurs hématopoïétiques : CD34 ;

📝 Points essentiels

• Les progéniteurs hématopoïétiques répondent à des facteurs de différenciation spécifiques et constituent un compartiment quantitativement plus important que celui des cellules souches.
• La cellule souche myéloïde se différencie en CFU-GEMM, puis en progéniteurs plus engagés comme CFU-GM, CFU-G, CFU-M, CFU-MK et CFU-Eo.
• Les progéniteurs les plus tardifs sont des cellules différenciées ou engagées.
• Ce sont les progéniteurs hématopoïétiques, cellules incomplètement différenciées et incapables d’auto-renouvèlement.

💡 À retenir

La hiérarchie des progéniteurs correspond à une perte progressive de potentiel et à une spécialisation croissante. Cette progression est objectivée par la culture in vitro et par la nomenclature CFU.

📖 5. Maturation morphologique et fonctionnelle des précurseurs hématopoïétiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Précurseurs hématopoïétiques : Cellules morphologiquement identifiables sur le frottis médullaire, engagées dans une lignée donnée et dont la maturation conduit à une cellule terminale entièrement fonctionnelle.
• Précurseurs sont : Cellules successivement représentées par des stades morphologiques distincts selon la lignée, comme le proérythroblaste, le myéloblaste, le monoblaste, le mégacaryoblaste ou le lymphoblaste.
• Pour la lignée : Expression qui renvoie à une succession de stades propres à chaque lignée hématopoïétique, avec des formes différentes pour la lignée érythroïde, granulocytaire, monocytaire, mégacaryocytaire et lymphoïde.

📝 Points essentiels

• La maturation commence avec la synthèse de protéines spécifiques de la lignée cellulaire.
• La multiplication des précurseurs permet d’obtenir plusieurs cellules matures à partir d’une seule cellule engagée.
• La vitamine B12 et l’acide folique jouent un rôle important au niveau des précurseurs.
• Les modifications morphologiques générales de maturation comprennent une diminution de la taille cellulaire, une baisse du rapport nucléo-cytoplasmique, une condensation de la chromatine et la disparition des nucléoles.

💡 À retenir

La maturation commence avec la synthèse de protéines spécifiques de la lignée cellulaire.

📖 6. Régulation de l’hématopoïèse par les facteurs de croissance et le microenvironnement médullaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Microenvironnement médullaire : Ensemble formé par la matrice protéique extracellulaire, les cellules stromales et les substances sécrétées, qui favorise l’hématopoïèse en contribuant à la survie des CSH, à leur auto-renouvellement, à leur détermination, à leur prolifération et à leur différenciation.
• Niches hématopoïétiques : Zones de la moelle osseuse où les cellules immatures restent fixées au stroma, avant que leur maturation et leur différenciation n’aboutissent à leur libération dans le flux sanguin.

📝 Points essentiels

• Les facteurs de croissance sont des glycoprotéines produites par les cellules stromales, les lymphocytes et les monocytes, à l’exception de l’érythropoïétine principalement sécrétée par les reins.
• Les facteurs de croissance agissent via des récepteurs exprimés selon le niveau de différenciation ou de maturation des cellules hématopoïétiques.
• Les facteurs actifs en amont comprennent IL1, IL6 et le SCF, qui induisent l’entrée en cycle et la différenciation d’une partie des cellules souches totipotentes et sensibilisent les progéniteurs primitifs à l’action d’autres facteurs de croissance.
• Les facteurs de la différenciation terminale ont une activité plus restreinte à des lignées.
• Ils agissent sur les cellules hématopoïétiques par l’intermédiaire de récepteurs qu’elles expriment selon leur niveau de différenciation ou de maturation.

💡 À retenir

Les facteurs de croissance sont des glycoprotéines produites par les cellules stromales, les lymphocytes et les monocytes, à l’exception de l’érythropoïétine principalement sécrétée par les reins.

📖 7. Rôle des facteurs exogènes et physicochimiques dans l’hématopoïèse

🔑 Notions clés & Définitions

• Facteurs exogènes : Catégorie de facteurs de la régulation de l’hématopoïèse constituée des vitamines, notamment les folates et la vitamine B12, et des oligo-éléments tels que le fer et le zinc.
• Facteurs physicochimiques : Catégorie de facteurs de la régulation de l’hématopoïèse liée au gradient d’oxygène dans la moelle osseuse, avec une hypoxie au fond des niches hématopoïétiques.
• Facteurs de croissance : Glycoprotéines de régulation de l’hématopoïèse produites par les cellules stromales, les lymphocytes et les monocytes, à l’exception de l’érythropoïétine sécrétée principalement par les reins, et agissant sur les cellules hématopoïétiques via des récepteurs exprimés selon leur niveau de différenciation ou de maturation.
• Il s’agit de : – L’EPO pour la lignée érythrocytaire – La TPO pour la lignée mégacaryocytaire – La G-CSF pour la lignée granulocytaire – Le M-CSF pour les monocytes

📝 Points essentiels

• Les folates et les cobalamines (vitamine B12) sont nécessaires pour les mitoses.
• Le fer est indispensable pour la synthèse de l’hémoglobine.
• Le zinc fait partie des oligo-éléments cités parmi les facteurs exogènes.
• Dans la moelle osseuse, il existe un gradient d’oxygène entre le vaisseau sanguin et le fond des niches hématopoïétiques.
• La pO2 est d’environ 4 % au niveau vasculaire et inférieure à 1 % au fond des niches hématopoïétiques.

💡 À retenir

Les folates et les cobalamines (vitamine B12) sont nécessaires pour les mitoses.

📖 8. Techniques d’exploration biologique de l’hématopoïèse : hémogramme, myélogramme et biopsie

🔑 Notions clés & Définitions

• Biopsie ostéo-médullaire (BOM) : Examen anatomopathologique complémentaire du myélogramme, dont le but est l’étude de la structure du tissu médullaire par analyse histologique.

📝 Points essentiels

• L’hémogramme ou numération-formule sanguine analyse les cellules sanguines avec une étape quantitative et une étape qualitative.
• L’hémogramme se réalise sur sang périphérique rendu incoagulable par l’EDTA, chélateur du calcium.
• La numération des réticulocytes explore l’érythropoïèse et donne aussi une vision globale de l’hématopoïèse.
• Le myélogramme étudie cytologiquement la moelle à partir d’un suc médullaire obtenu par ponction.
• La biopsie ostéo-médullaire est l’examen anatomopathologique complémentaire du myélogramme et étudie la structure histologique du tissu médullaire.
• Le myélogramme réalisable sur du suc médullaire obtenu par ponction dont l’objet est l’étude cytologique de la moelle (Annexe).

💡 À retenir

L’hémogramme ou numération-formule sanguine analyse les cellules sanguines avec une étape quantitative et une étape qualitative.

📖 9. Exploration complémentaire : cytochimie, immunocytochimie et biopsie ganglionnaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Biopsie ganglionnaire : Technique de prélèvement qui consiste à retirer le ganglion en entier, sous anesthésie générale au bloc opératoire, afin de permettre des analyses anatomopathologiques, bactériologiques, cytogénétiques, immunophénotypiques, moléculaires et la réalisation d’empreintes sur lames.
• Immunocytochimie et l’immunohistochimie : Techniques réalisées en complément de l’étude morphologique sur les frottis ou sur les coupes de biopsies avec des anticorps spécifiques de lignée médullaire et de stade de différenciation.
• Leucémie aiguë : Contexte hématologique dans lequel la cytochimie peut mettre en évidence la myéloperoxydase des blastes myéloïdes ou les estérases dans les blastes d’une leucémie aiguë monoblastique.

📝 Points essentiels

• L’adénogramme est réalisé par ponction du suc ganglionnaire d’une adénopathie à l’aiguille fine, sans aspiration.
• La biopsie ganglionnaire peut faire l’objet d’analyses anatomopathologiques, bactériologiques, cytogénétiques, immunophénotypiques, moléculaires et de la réalisation d’empreintes sur lames.

💡 À retenir

La biopsie ganglionnaire peut faire l’objet d’analyses anatomopathologiques, bactériologiques, cytogénétiques, immunophénotypiques, moléculaires et de la réalisation d’empreintes sur lames.

📖 10. Méthodes immunologiques et cytogénétiques pour l’analyse des lignées hématopoïétiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Lignée plaquettaire : Lignée hématopoïétique caractérisée par les marqueurs CD41a et CD61a.
• Lignée érythroïde : Lignée hématopoïétique caractérisée par le CD235a, correspondant à la glycophorine A.
• Cytométrie en flux : Technique d’immunophénotypage qui analyse rapidement de grandes quantités de cellules en suspension, préalablement marquées par des anticorps dirigés contre des antigènes spécifiques d’une lignée cellulaire et du niveau de maturité ou de différenciation.

📝 Points essentiels

• Les antigènes de différenciation sont regroupés en classes CD, qui confèrent à chaque cellule hématopoïétique une signature immunophénotypique spécifique.
• Le CD34 caractérise les progéniteurs hématopoïétiques.
• La cytogénétique comprend le caryotype et la FISH, qui mettent en évidence des remaniements chromosomiques comme les translocations et les délétions.

💡 À retenir

L’immunophénotypage par cytométrie en flux repose sur des cellules en suspension marquées par des anticorps et sur des classes CD donnant une signature spécifique. La cytogénétique associe caryotype et FISH pour mettre en évidence des remaniements chromosomiques comme les translocations et les délétions.

📖 11. Cultures de progéniteurs hématopoïétiques et applications cliniques

🔑 Notions clés & Définitions

• Progéniteurs clonogéniques : Progéniteurs capables de former des colonies in vitro, dont les caractéristiques morphologiques des colonies obtenues et le délai d’apparition permettent de les reconnaître comme des progéniteurs initiateurs.
• CFU-Meg : Progéniteur clonogénique évalué par la culture de progéniteurs hématopoïétiques, inclus parmi les CFU-GEMM, BFU-E, CFU-E, CFU-Meg, CFU-GM, CFU-G et CFU-M.

📝 Points essentiels

• Les cultures de progéniteurs hématopoïétiques sont réalisées à partir de sang périphérique ou de moelle.
• Les progéniteurs évalués par cette technique comprennent CFU-GEMM, BFU-E, CFU-E, CFU-Meg, CFU-GM, CFU-G et CFU-M.
• Les indications de la culture de progéniteurs sont la greffe de CSH, la recherche d’une croissance spontanée sans facteur de croissance hématopoïétique dans les polyglobulies primitives et l’étude du mécanisme d’inhibition de la granulopoïèse lors d’une agranulocytose.

💡 À retenir

Les cultures de progéniteurs hématopoïétiques sont réalisées à partir de sang périphérique ou de moelle.

📖 12. Organisation fonctionnelle des lignées lymphoïde et myéloïde dans l’hématopoïèse

🔑 Notions clés & Définitions

• Dans les organes : Localisation des cellules lymphoïdes après maturation dans les organes hématopoïétiques centraux, où elles vont siéger dans les organes lymphoïdes périphériques avec possibilité de recirculation.
• Hématopoïèse assure : Processus qui assure la formation des cellules médullaires et circulantes, ainsi que le renouvellement des cellules sanguines selon les besoins de l’organisme pour autant qu’elle soit normale.
• Lignée lymphoïde : Lignée lymphoïde B : CD19, CD20 ;

📝 Points essentiels

• La lignée lymphoïde englobe les lymphocytes, les lymphoblastes et les plasmocytes.
• La lignée myéloïde comprend les autres cellules.

💡 À retenir

La lignée lymphoïde englobe les lymphocytes, les lymphoblastes et les plasmocytes.

🧩 Compléments de couverture

1. L’hématopoïèse produit chaque jour environ 10^13 cellules sanguines, ce qui souligne son activité de production très importante.
2. Chez l’embryon, l’hématopoïèse débute dans le sac vitellin à la 4e semaine, puis passe au foie à la 6e semaine et à la rate au 2e mois avant d’atteindre la moelle osseuse au 4e mois chez le fœtus.
3. Après la naissance, l’hématopoïèse est exclusivement médullaire, avec les os plats, surtout le sternum et les os iliaques, comme sites privilégiés de ponction et de biopsie.
4. En pathologie myéloproliférative, l’hématopoïèse peut réapparaître dans la rate et le foie, situation appelée métaplasie.
5. Les CSH primordiales sont totipotentes et peuvent donner naissance aux différentes lignées hématopoïétiques.
6. Les cellules souches hématopoïétiques représentent seulement 0,01 % à 0,05 % des cellules hématopoïétiques médullaires et sont généralement hors cycle en phase G0.
7. Les CSH résistent à la congélation et peuvent être collectées temporairement dans le sang circulant par cytaphérèse.
8. Les CSH capables de restaurer totalement l’hématopoïèse portent les marqueurs CD34+, CD33- et HLA DR-, ce qui permet leur tri et leur conservation à -196 °C en azote liquide.
9. Les progéniteurs sont définis par le préfixe CFU suivi de lettres indiquant les lignées conservées, par exemple GEMM pour granuleuse, érythrocytaire, macrophage et mégacaryocytaire.
10. Les progéniteurs les plus engagés incluent notamment CFU-GM, CFU-G, CFU-M, CFU-MK, CFU-Eo, CFU-B et BFU-E puis CFU-E.
11. Les progéniteurs sont dits clonogéniques car leurs colonies in vitro ont des caractéristiques morphologiques reconnaissables.
12. La maturation des précurseurs érythroïdes commence par la synthèse de l’hémoglobine.
13. La maturation des précurseurs mégacaryocytaires est particulière : elle comporte des endomitoses successives sans division cellulaire, puis une fragmentation du cytoplasme à l’origine des plaquettes.
14. Les facteurs de croissance sont produits par les cellules stromales, les lymphocytes et les monocytes, sauf l’EPO qui est sécrétée principalement par les reins.
15. Les facteurs actifs en amont comprennent IL1, IL6 et le Stem Cell Factor, qui induisent l’entrée en cycle des cellules souches et sensibilisent les progéniteurs primitifs.
16. La SDF1 ou CXCL12 attire les CSH grâce à son récepteur CXCR4 exprimé à leur surface.
17. Les facteurs de différenciation terminale sont spécifiques de lignée : EPO, TPO, G-CSF, M-CSF, IL5 et SCF/KL.
18. L'hématopoïèse assure donc une production quantitativement très importante : chaque jour elle produit environ 1013 cellules sanguines.

📊 Tableaux de Synthèse

Compartiments de l’hématopoïèse

Explorations de l’hématopoïèse

⚠️ Pièges & Confusions Fréquentes

1. Ne pas confondre hématopoïèse embryonnaire et adulte : sac vitellin, foie et rate précèdent la moelle osseuse.
2. Ne pas confondre cellules souches, progéniteurs et précurseurs : les précurseurs sont morphologiquement identifiables sur le frottis médullaire.
3. Ne pas confondre auto-renouvellement et différenciation : les cellules souches assurent les deux fonctions.
4. Ne pas confondre myélogramme et biopsie ostéo-médullaire : le premier est cytologique, la seconde est histologique.
5. Ne pas confondre hémogramme et numération des réticulocytes : l’hémogramme explore les cellules sanguines, les réticulocytes renseignent surtout sur l’érythropoïèse.
6. Ne pas confondre facteurs de croissance et facteurs exogènes : les premiers sont des glycoprotéines, les seconds regroupent vitamines et oligo-éléments.
7. Ne pas confondre biopsie ganglionnaire et adénogramme : la biopsie retire le ganglion entier, l’adénogramme prélève le suc ganglionnaire.

✅ Checklist Examen

1. Définir l’hématopoïèse comme la production et le remplacement continu des cellules sanguines.
2. Citer les sites embryonnaires successifs : sac vitellin, foie, rate, puis moelle osseuse.
3. Savoir qu’après la naissance l’hématopoïèse est exclusivement médullaire.
4. Distinguer cellules souches, progéniteurs, précurseurs et cellules matures.
5. Connaître les fonctions des cellules souches hématopoïétiques : auto-renouvellement et différenciation.
6. Retenir les marqueurs CD34+, CD33- et HLA DR- des cellules souches hématopoïétiques.
7. Identifier les progéniteurs myéloïdes communs et les progéniteurs plus engagés.
8. Connaître le rôle du microenvironnement médullaire et des niches hématopoïétiques.
9. Citer les facteurs de croissance en amont et les facteurs de différenciation terminale.
10. Différencier hémogramme, myélogramme, biopsie ostéo-médullaire et biopsie ganglionnaire.
11. Savoir que la cytochimie peut mettre en évidence la myéloperoxydase ou les estérases dans certaines leucémies aiguës.
12. Retenir que les cultures de progéniteurs ont des colonies clonogéniques reconnaissables.