Chapitre 6 — L’hémoglobine et le transport de l’oxygène · Topic 3 : Pathologie · Leçon 3.1
Que se passe-t-il quand l’hémoglobine est défaillante ? Deux situations classiques l’illustrent, et résument à elles seules toute la logique structure → fonction du chapitre : la drépanocytose, où une seule mutation suffit à déformer les globules rouges, et l’intoxication au monoxyde de carbone, où une molécule « pirate » bloque le transport de l’oxygène.
🎯 Objectifs pédagogiques
À la fin de cette leçon, tu sauras :
- décrire les symptômes de la drépanocytose ;
- expliquer la mutation de l’hémoglobine S ;
- décrire le mécanisme de la falciformation (polymérisation) ;
- expliquer l’intoxication au CO et son traitement.
🧭 Plan de la leçon
- La drépanocytose : les symptômes
- L’hémoglobine S : une seule mutation
- Le mécanisme : polymérisation et falciformation
- L’intoxication au monoxyde de carbone
1. La drépanocytose : les symptômes
La drépanocytose est une maladie de l’hémoglobine. Ses signes principaux :
- des crises drépanocytaires : douleurs intenses liées au manque de souplesse des globules rouges ;
- des globules rouges de forme particulière, en faux (falciforme), alors qu’ils sont normalement discoïdes et souples ;
- une anémie, liée à la destruction des globules rouges (et donc à la baisse de la quantité d’hémoglobine).
2. L’hémoglobine S : une seule mutation
La drépanocytose résulte de la mutation d’un seul acide aminé sur la chaîne β de la globine. Cette hémoglobine anormale est l’hémoglobine S (HbS).
Point capital : cette mutation n’atteint pas le site actif — la fixation de l’oxygène reste normale. En revanche, elle crée une zone (une poche) hydrophobe à la surface de la protéine.
Concrètement, en position 6 de la chaîne β, un acide glutamique (polaire, chargé) est remplacé par une valine (apolaire, hydrophobe). C’est exactement ce changement de propriété — d’un résidu hydrophile à un résidu hydrophobe — qui crée la poche hydrophobe. Tu retrouves ici la classification des acides aminés du chapitre 4 !
3. Le mécanisme : polymérisation et falciformation
Comment cette poche hydrophobe déforme-t-elle les globules rouges ? Tout se joue au moment de la libération de l’oxygène, dans la microcirculation :
- lors de la libération de l’O₂, l’oxyHbS se transforme en désoxyHbS ; ce changement de conformation expose la poche hydrophobe ;
- les molécules de désoxyHbS s’agrègent entre elles par interaction de leurs régions hydrophobes ;
- il se forme un polymère de désoxyHbS, à l’origine de la déformation du globule rouge (forme falciforme, allongée).
HbS = mutation d’un acide aminé de la chaîne β (Glu → Val) ⇒ poche hydrophobe (site actif intact). À l’état désoxy, les HbS polymérisent par leurs régions hydrophobes ⇒ falciformation des globules rouges.
En 1956-1957, Vernon Ingram démontra que la drépanocytose vient du changement d’un seul acide aminé dans l’hémoglobine — la toute première fois qu’on reliait une maladie à une si petite modification d’une protéine. Détail savoureux pour ce cours : il l’a découvert grâce à l’électrophorèse et la chromatographie (chapitre 5) ! La drépanocytose est ainsi devenue la première « maladie moléculaire » de l’histoire.
4. L’intoxication au monoxyde de carbone
Le monoxyde de carbone (CO) est un poison redoutable pour l’hémoglobine. Pourquoi ?
- le CO se lie au fer de l’hème avec une affinité très supérieure à celle de l’oxygène ;
- en entrant en compétition avec l’O₂, il bloque la fixation de l’oxygène (dans la myoglobine) et son transport (dans l’hémoglobine) — d’où sa toxicité.
Le traitement découle directement du mécanisme : pour renverser les effets du CO, il faut augmenter la pression partielle en O₂ de façon que pO₂ ≫ pCO. On place donc la personne dans un caisson hyperbare enrichi en oxygène, ce qui permet à l’O₂ de reprendre sa place sur le fer.
Note le parallèle : dans la drépanocytose, le problème vient de la protéine elle-même (mutation) et touche la forme du globule rouge, pas la fixation de l’O₂. Dans l’intoxication au CO, le problème vient d’une molécule extérieure qui occupe le site du fer. Deux façons opposées de mettre l’hémoglobine en échec.
CO : affinité pour le fer de l’hème très supérieure à celle de l’O₂ ⇒ compétition et blocage du transport de l’O₂. Traitement : oxygène hyperbare (pO₂ ≫ pCO).
🧠 À retenir absolument
- Drépanocytose : crises douloureuses, globules rouges falciformes (au lieu de discoïdes et souples), anémie.
- HbS : mutation d’un acide aminé de la chaîne β (acide glutamique → valine) ⇒ poche hydrophobe ; le site de fixation de l’O₂ reste intact.
- Mécanisme : à l’état désoxy, les HbS s’agrègent par leurs régions hydrophobes ⇒ polymère ⇒ falciformation.
- CO : affinité pour le fer ≫ celle de l’O₂ ⇒ il bloque la fixation et le transport de l’O₂ (toxicité).
- Traitement du CO : oxygène hyperbare (augmenter la pO₂ : pO₂ ≫ pCO).
❓ Questions fréquentes
Quels sont les symptômes de la drépanocytose ?
Des crises drépanocytaires (douleurs intenses dues au manque de souplesse des globules rouges), des globules rouges déformés en forme de faux (falciformes) au lieu d’être discoïdes et souples, et une anémie liée à la destruction de ces globules rouges.
Quelle est la mutation à l’origine de l’hémoglobine S ?
La mutation d’un seul acide aminé sur la chaîne β de la globine : en position 6, un acide glutamique (hydrophile) est remplacé par une valine (hydrophobe). Cette substitution n’altère pas le site de fixation de l’oxygène, mais crée une poche hydrophobe à la surface de la protéine.
Pourquoi les globules rouges se déforment-ils ?
Lors de la libération de l’oxygène, l’oxyHbS se transforme en désoxyHbS, ce qui expose la poche hydrophobe. Les molécules de désoxyHbS s’agrègent alors par leurs régions hydrophobes et forment un polymère, qui déforme le globule rouge en faux (falciforme). C’est donc surtout à l’état désoxygéné que survient la falciformation.
Pourquoi le monoxyde de carbone est-il toxique ?
Parce qu’il se lie au fer de l’hème avec une affinité bien supérieure à celle de l’oxygène. En entrant en compétition avec l’O₂, il bloque la fixation de l’oxygène sur la myoglobine et son transport par l’hémoglobine, privant les tissus d’oxygène.
Comment traite-t-on une intoxication au CO ?
En augmentant fortement la pression partielle en oxygène (pO₂ très supérieure à la pCO), grâce à un caisson hyperbare enrichi en oxygène. L’oxygène, en grand excès, parvient alors à reprendre la place du CO sur le fer de l’hème.
🚀 Pour aller plus loin
Le chapitre sur l’hémoglobine est terminé ! La suite explore d’autres protéines fonctionnelles.
Contenu pédagogique original — Réussir SVT. L’équipe Réussir SVT.