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Erythropoïétine
L’érythropoïétine est une hormone protéique essentielle à la production de globules rouges (érythrocytes), qui eux-mêmes apportent de l’oxygène à tous les tissus de l’organisme. Cette hormone est synthétisée dans le rein et sa sécrétion est régulée par la quantité d’oxygène apportée à cet organe. L’érythropoïétine a été l’un des premiers médicaments produits par la technologie de l’ADN recombinant et est largement utilisée dans les conditions où la production de globules rouges est déficiente.
Structure et synthèse
L’érythropoïétine est une petite glycoprotéine (~30 kDa) structurellement similaire à l’hormone de croissance. Chez le fœtus, elle est synthétisée dans le foie, mais la production passe ensuite presque exclusivement dans le rein. Dans le rein, l’érythropoïétine est produite par des cellules interstitielles de type fibroblastique qui entourent les tubules rénaux.
Lorsque la concentration d’oxygène dans le sang est normale (normoxie), la synthèse de l’érythropoïétine se produit dans des cellules éparses situées principalement dans le cortex interne, mais dans des conditions où l’oxygène du sang est déficient (hypoxie), les cellules interstitielles de presque toutes les zones du rein commencent à produire l’hormone. Il s’agit d’un concept intéressant : l’augmentation de la production d’érythropoïétine est due à une augmentation du nombre de cellules qui la produisent plutôt qu’à une augmentation du niveau de synthèse par des cellules endocrines particulières. L’expression de l’érythropoïétine dans les cellules individuelles est régulée essentiellement un interrupteur marche/arrêt plutôt que par augmentation/diminution.
Dans des conditions hypoxiques, par exemple en cas d’anémie sévère, les reins peuvent augmenter la production d’érythropoïétine plus de 100 fois par rapport à la normale.
Le récepteur de l’érythropoïétine est un dimère d’une protéine transmembranaire exprimée à la surface cellulaire des cellules cibles. La liaison de l’érythropoïétine à son récepteur active une kinase intracellulaire qui phosphoryle le récepteur, modifiant sa conformation ; la transduction du signal avec les cellules est terminée lorsque le récepteur est déphosphorylé et que le complexe hormone-récepteur est internalisé.
Effets physiologiques de l’érythropoïétine
L’érythropoïétine est essentielle à la production de globules rouges car elle est nécessaire à la survie, la prolifération et la différenciation des cellules progénitrices érythroïdes dans la moelle osseuse. Aux derniers stades de la différenciation des érythrocytes, le récepteur de l’érythropoïétine est régulé à la baisse et l’hormone n’est plus nécessaire à la survie des cellules.
Les globules rouges apportent de l’oxygène à tous les tissus et lorsque le nombre de globules rouges est réduit ou anormal – une condition appelée anémie – les tissus sont privés d’oxygène. L’anémie peut résulter d’un large éventail de problèmes, par exemple d’une hémorragie, de la destruction des globules rouges due à l’auto-immunité ou d’une interférence avec la production de cellules associée à la chimiothérapie anticancéreuse. Comme illustré ci-dessous, l’anémie entraîne une hypoxie dans le rein, ce qui déclenche la sécrétion d’érythropoïétine par des cellules interstitielles supplémentaires. L’augmentation de la sécrétion d’érythropoïétine renforce et accélère la production de nouveaux globules rouges à partir de leurs progéniteurs.
En plus de son effet sur la production de globules rouges dans la moelle osseuse, l’érythropoïétine a été impliquée dans un certain nombre d’autres effets cellulaires dans le système vasculaire, le cœur et le système nerveux. L’importance de ces autres influences est mal comprise.
États pathologiques
L’érythropoïétine est nécessaire à la vie chez les vertébrés. Les souris homozygotes pour des délétions du gène de l’érythropoïétine meurent au début de la gestation d’une anémie sévère.
Une cause fréquente de déficit en érythropoïétine est la maladie rénale chronique. Lorsque les reins sont endommagés, leur capacité à produire de l’érythropoïétine est compromise et l’anémie s’ensuit. L’anémie associée à la maladie rénale chronique peut être atténuée par un traitement à l’érythropoïétine. Un tel traitement est également utile dans un certain nombre d’autres types de maladies associées à des déficits de production de globules rouges.