Internalisation intraérythrocytaire d'effecteurs allostériques de l'hémoglobine : études in vitro et in vivo

par Christophe Bailleul

Thèse de doctorat en Génie enzymatique, bioconversion et microbiologie

Sous la direction de Daniel Thomas.

Soutenue en 1990

à Compiègne , dans le cadre de École doctorale 71, Sciences pour l'ingénieur (Compiègne) .

mots clés

• Effecteur allostérique
• Inositol phosphates
• Oxygène dans l'organisme
• Érythrocytes
• Oxyhémoglobine
• Érythrocytes -- Transfusion
• Hémodialyse
• Dissociation (chimie)
• Ajustement de courbe

Résumé

Le transport de l'oxygène, assuré par l'hémoglobine dans les érythrocytes peut être modifie par l'internalisation d'effecteurs allostériques de l'hémoglobine. La courbe de dissociation de l'oxyhémoglobine est alors déplacée vers la droite avec augmentation de la P50. L'internalisation dans les érythrocytes de mammifères est réalisée par lyse osmotique réversible suivie d'une phase de rescellement en solution régénératrice des métabolites érythrocytaires essentiels. L'optimisation des principaux paramètres régissant l'internalisation d'inositol hexaphosphate (IHP), le plus affin des effecteurs connus de l'hémoglobine, a conduit à l'obtention d'érythrocytes charges d'IHP, aux caractéristiques intrinsèques semblables à celles des érythrocytes natifs. Une diminution de 10% du volume globulaire moyen pour une augmentation de 45 mm Hg de la P0 est observée avec un rendement cellulaire de 65%. La diminution du taux final d'ATP est corrigée par l'internalisation simultanée d'ATP. La solution d'IHP retenue est 38 mm et 250 m0sm. Les autres paramètres décisifs sont la durée ou le débit de dialyse, la concentration en hémoglobine et la température : 4°C pour la dialyse et 37°C pour le rescellement. La transfusion d'érythrocytes charges d'IHP a permis d'augmenter la P50 in vivo de façon transitoire chez le porc et la souris, et de mesurer une durée de vie érythrocytaire au moins aussi longue que celle des érythrocytes témoins. L'efficacité d'une transfusion isovolémique d'érythrocytes chargés d'IHP à hématocrite constant ou après hémodilution est caractérisée par une diminution du débit cardiaque en fonction de l'augmentation de la P50 in vivo, sans modifier la consommation d'oxygène tissulaire. L'utilisation potentielle des érythrocytes charges d'IHP en thérapeutique humaine concerne les pathologies hypoxiques ou la correction de modifications physiologiques en conditions extrêmes d'approvisionnement en oxygène.

Titre traduit

Intraerythrocytic internalization of hemoglobin allosteric effectors : in vitro and in vivo studies

Résumé

Erythrocytic properties may be modified by haemoglobin effector internalization. As a consequence the oxyhemoglobin dissociation curve is shifted to the right and the P50 is increased. Internalization of allosteric effector in mammalian erythrocytes was performed using an osmotic reversible lyses and a resealing solution allowing the rejuvenation of essential erythrocytic metabolites. Inositol hexaphosphate (IHP) is the most powerful of the known allosteric effector of haemoglobin. Optimisation of the most of parameters influencing IHP internalization led to IHP-loaded erythrocytes with intrinsic characteristics closed to native erythrocytes. A 10% decrease of mean cell volume for a P50 increase of 45 torrs was measured for a cellular yield of 65%. The decrease of ATP content was corrected by simultaneous internalization of ATP. The IHP-washing solution selected was 38mM and 250 m0sm. The other parameters are the input dialysis flow or dialysis time, the haemoglobin concentration and the temperature of different steps : 4°C for dyalisis and 37°C forresealing. IHP-loaded erythrocytes transfusions induced in vivo increase of P50 in piglets and mice, with life span similar to native’s one. The isovolemic exchange-transfusion of IHP-loaded erythrocytes at constant hematocrite or under hemodilution conditions leads to a decrease of cardiac activity proportional to the in vivo P50 increase without modifying the tissular oxygen consumption. Potential uses of IHP-loaded erythrocytes in human therapy are concerned with pathological hypoxias and extreme physiological conditions of oxygen delivery.