Les globules rouges, ou hématies, ont une durée de vie moyenne d'environ 120 jours dans la circulation sanguine. Au cours de leur vie, ils sont soumis à différentes contraintes mécaniques et métaboliques qui entraînent progressivement des modifications de leur membrane, de leur déformabilité et de leur fonctionnement.
Lorsque les hématies vieillissent ou deviennent suffisamment altérées, elles sont reconnues puis éliminées principalement par les macrophages du système mononucléé-phagocytaire, notamment ceux de la rate et du foie. La moelle osseuse participe également à l'élimination de certaines hématies anormales.
En moyenne, plusieurs milliards d'hématies sont ainsi éliminées chaque jour et remplacées par de nouvelles hématies produites dans la moelle osseuse. Ce renouvellement permet de maintenir relativement constante la masse globulaire sanguine.
Rôle de la rate dans l'élimination des hématies
La rate joue un rôle majeur dans le contrôle de la qualité des globules rouges circulants.
La pulpe rouge de la rate constitue une zone particulièrement adaptée à la filtration des hématies. La circulation sanguine splénique permet aux globules rouges de traverser des espaces où leur déformabilité et leur état membranaire sont mis à l'épreuve. Les hématies vieillissantes ou présentant certaines anomalies peuvent alors être retenues et reconnues par les macrophages de la pulpe rouge, qui les éliminent par érythrophagocytose.
La rate ne constitue toutefois pas le seul site d'élimination des hématies. Les macrophages du foie et, dans une moindre mesure, ceux de la moelle osseuse participent également au renouvellement érythrocytaire et au recyclage de ses constituants.
La rate peut notamment éliminer :
- les hématies normalement vieillissantes ;
- les hématies présentant une diminution importante de leur déformabilité ;
- certaines hématies infectées ou parasitées ;
- les hématies recouvertes d'immunoglobulines ou de complément dans certaines situations d'hémolyse immunologique ;
- certaines hématies présentant des anomalies intrinsèques ou acquises.
Dans les anémies hémolytiques auto-immunes (AHAI), les auto-anticorps peuvent se fixer sur les globules rouges. Les macrophages peuvent alors reconnaître et éliminer ces hématies, notamment dans la rate. Ce mécanisme participe à l'hémolyse extravasculaire. Selon la nature de l'anticorps et l'activation du complément, le foie et, dans certaines situations, la circulation sanguine peuvent également participer à la destruction des hématies.
Dans certaines infections à Plasmodium, les hématies parasitées présentent des modifications qui peuvent favoriser leur élimination par la rate. La capacité de la rate à filtrer les hématies en fonction de leur déformabilité constitue notamment un mécanisme important de défense contre les hématies anormales.
Dans les thalassémies, l'anémie résulte notamment d'une érythropoïèse inefficace et d'une destruction accrue des hématies. Les anomalies de membrane et les modifications liées à la surcharge en chaînes de globine peuvent rendre certaines hématies plus susceptibles d'être éliminées par le système mononucléé-phagocytaire.
Érythrophagocytose
Lorsqu'un macrophage reconnaît une hématie destinée à être éliminée, celle-ci est internalisée par phagocytose. Le globule rouge est ensuite dégradé dans des compartiments intracellulaires spécialisés.
Cette dégradation permet de récupérer une grande partie des constituants de l'hématie, notamment ceux de l'hémoglobine.
L'hémoglobine est constituée principalement de globine et d'hème.
La globine est dégradée en acides aminés, qui peuvent être réutilisés par l'organisme.
L'hème est dégradé par des enzymes, notamment l'hème oxygénase. Cette réaction permet notamment de libérer le fer et de produire de la biliverdine, qui est ensuite transformée en bilirubine.
La bilirubine produite lors de la dégradation de l'hème est transportée vers le foie, où elle est prise en charge, conjuguée puis excrétée principalement par voie biliaire.
Ainsi, les produits issus de la destruction des globules rouges ne sont pas simplement des « déchets » stockés dans la rate : une grande partie des constituants cellulaires est recyclée, tandis que d'autres produits sont transformés puis éliminés par l'organisme.
Recyclage du fer
Le recyclage du fer constitue une fonction essentielle de l'érythrophagocytose.
Le fer contenu dans l'hémoglobine représente une importante réserve immédiatement disponible pour la production de nouvelles hématies. Chaque jour, une quantité importante de fer est ainsi récupérée à partir des globules rouges vieillissants. La majorité du fer nécessaire à l'érythropoïèse provient du recyclage du fer des hématies plutôt que de l'absorption intestinale quotidienne.
Après la dégradation de l'hème dans les macrophages, le fer peut :
- être stocké dans le macrophage, notamment sous forme de ferritine ;
- être exporté vers le plasma grâce à la ferroportine ;
- être transporté dans le sang lié à la transferrine ;
- être ensuite capté par les cellules qui en ont besoin, notamment les précurseurs érythroïdes de la moelle osseuse.
Le fer recyclé par les macrophages de la rate et du foie contribue ainsi directement à la synthèse de nouvelles molécules d'hémoglobine dans la moelle osseuse.
Le foie joue également un rôle important dans le métabolisme et le stockage du fer, mais il est incorrect de considérer que tout le fer issu des globules rouges est d'abord dirigé vers le foie.
Un cycle permanent entre destruction et production
Il existe donc un véritable cycle du globule rouge :
Production dans la moelle osseuse → circulation sanguine → vieillissement ou altération → reconnaissance par les macrophages → érythrophagocytose → récupération des constituants → recyclage du fer → nouvelle érythropoïèse.
Ce recyclage permet à l'organisme de conserver une grande partie du fer nécessaire à la synthèse de l'hémoglobine et limite ainsi sa dépendance vis-à-vis des apports alimentaires.
La destruction physiologique des globules rouges et leur production par la moelle osseuse sont normalement équilibrées. Une augmentation de la destruction, une diminution de la production ou un déséquilibre entre ces deux processus peut conduire à une anémie.
L'étude du devenir des globules rouges est donc essentielle pour comprendre de nombreuses situations rencontrées en hématologie, notamment les anémies hémolytiques, les hémoglobinopathies, les anomalies de membrane érythrocytaire et les conséquences des allo- ou auto-immunisations érythrocytaires.