Coagulation sanguine
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Lacoagulation sanguineest un processus complexe aboutissant à la formation decaillotssanguins. C’est une partie importante de l’hémostaseoù la paroi endommagée d’unvaisseau sanguinest couverte d’un caillot defibrine,ce qui a pour conséquence d'arrêter l’hémorragie.Les troubles de la coagulation qui mènent à des risques de saignements plus importants sont appeléshémophilie.D'autres troubles de la coagulation peuvent mener à un plus grand risque dethrombose.
La coagulation est remarquablement préservée d'une espèce à l'autre: chez tous lesmammifères,elle repose sur la formation d'unclou plaquettaireet sur une composanteprotéiquede coagulation (ce sont lesfacteurs de coagulation).
Dans les années 1960, Davie, Ratnoff et Macfarlane décrivent le concept de la coagulation en la nommant« théorie de la chute d'eau »ou« de la cascade ».Ils décrivent le principe fondamental de la cascade de proenzymes menant à l'activation des enzymes en aval[1].
La coagulation débute presque instantanément après une brèche au niveau de la paroiendothélialedes vaisseaux sanguins. L'exposition du sang aufacteur tissulaireinitie des changements au niveau des plaquettes et dufibrinogèneet enclenche une séquence d'activation, en série, des facteurs de la coagulation. Lesplaquettesforment immédiatement un clou qui bloque le saignement: c'est l'hémostase primaire. L'hémostase secondaire débute au même moment: des protéinesplasmatiquesappelées « facteurs de coagulation » réagissent dans une cascade complexe qui forme des fibres defibrine,ce qui renforce le clou plaquettaire.
Le phénomène de coagulation sanguine est généralement modélisé mathématiquement par l'équation de Smoluchowski[2],qui permet notamment de modéliser la formation decaillots sanguinslors de l'occurrence du phénomène degélation.
Physiologie
[modifier|modifier le code]L'hémostaseest l'ensemble des mécanismes permettant d'interrompre un saignement et d'éviter l'hémorragie:
- lavasoconstriction[3]diminue le calibre du vaisseau lésé;
- l'hémostase primaire[4]correspond à l’adhésion des plaquettes au vaisseau lésé et entre elles (agrégation plaquettaire);
- l'hémostase secondaire correspond à la coagulation proprement dite;
- le caillot attire et stimule la croissance defibroblasteset de cellules demuscle lisseau sein de la paroi vasculaire et entame le processus de réparation qui résultera finalement en la dissolution du caillot (fibrinolyse).
La formation du clou plaquettaire (ou hémostase primaire)
[modifier|modifier le code]Lorsque l'endothélium est endommagé, le collagène de l'espace interstitiel, normalement isolé, est exposé aux plaquettes en circulation. Celles-ci se fixent directement au collagène avec des récepteurs glycoprotéiquesIa/IIa spécifiques au collagène. Cette adhésion est fortifiée par lefacteur de von Willebrand[5](vWF), qui est relâché par les cellules endothéliales (de manière constitutive) et les plaquettes (uniquement après leur activation). Le facteur de Von Willebrand forme des liens additionnels entre les fibres de collagène et les glycoprotéinesIb/IX/Vdes plaquettes. Ces adhésions activent les plaquettes[6].
Les plaquettes activées relâchent le contenu de leurs granules dans le plasma. Ces granules contiennent de l'ADP, de la sérotonine, le facteur d'activation plaquettaire, le facteur de Von Willebrand, le facteur plaquettaire 4 et le thromboxane A2, qui active des plaquettes additionnelles. Le contenu des granules active une cascade de récepteurs couplés aux protéines G, résultant en une concentration plus élevée de calcium dans le cytosol des plaquettes. Le calcium active la protéine kinase C, qui active à son tour la phospholipase A2. La phospholipase A2 modifie l'intégrine glycoprotéiqueIIb/IIIa, augmentant son affinité pour le fibrinogène. Les plaquettes activées changent de forme: de sphériques, elles deviennent stellaires, et le fibrinogène entrecroisant les glycoprotéinesIIb/IIIa promeut l'aggrégation des plaquettes adjacentes[7](ce qui complète l'hémostase primaire).
La cascade de coagulation (ou hémostase secondaire)
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La cascade de coagulation[8],observéein vitro,est constituée de deux voies qui mènent à la formation defibrine.Ce sont la voie extrinsèque (dépendante dufacteur tissulaire) et la voie intrinsèque. On croyait auparavant que ces deux voies étaient d'importance égale dans la cascade de coagulation. On sait à présent que la voie la plus importante dans l'initiation de la coagulation est la voie extrinsèque[9].Les deux voies sont des séries de réactions dans lesquelles un zymogène (producteur d'enzymes) desérine protéaseet son cofacteurglycoprotéiquesont activés pour ensuite catalyser la prochaine réaction. Les facteurs de coagulation sont normalement identifiés par des chiffres romains, avec unaminuscule pour distinguer la forme active.
Les facteurs de coagulation sont généralement des sérine protéases (enzymes). Il y a quelques exceptions. Par exemple, lefacteurVIIIet lefacteurVsont des glycoprotéines, et le facteurXIIIest unetransglutaminase.Les sérine protéases fonctionnent en clivant d'autres protéines à des résidus spécifiques de sérine. Les facteurs de coagulation circulent sous forme de zymogènes inactifs. La cascade de coagulation est classiquement divisée en trois voies: la voie extrinsèque et la voie intrinsèque activent toutes les deux la voie commune finale dufacteurX,de la thrombine et de la fibrine.
Voie extrinsèque
[modifier|modifier le code]Le rôle principal de la voie extrinsèque est de générer très rapidement une grande quantité de thrombine. Le facteurVIIa circule dans des quantités plus importantes que tout autre facteur de coagulation activé.
- L'intégrité de la paroi des vaisseaux sanguins compromise,le facteur VIIquitte la circulation et entre en contact avec lefacteur tissulaireexprimé par les fibroblastes du stroma et par les leucocytes. Il y a formation du complexe activé TF-FVIIa.
- Le TF-FVIIa active lefacteur IXetle facteur X(facteur de Stuart).
- Le facteurVIIest lui-même activé par lathrombine,par le facteurXIa,facteur XIIetXa.
- L'activation dufacteur Xpar le complexe TF-FVIIa est inhibée par l'inhibiteur de la voie du facteur tissulaire(TFPI).
- Le facteur Xaet son cofacteurVaforment le complexe prothrombinase, qui active laprothrombineen thrombine.
- La thrombine active alors d'autres facteurs de la cascade, dont lefacteur Vle facteur VIIIetle facteur XI.
- Le facteur VIIIaest le cofacteur dufacteur IXa,et leur complexe (appelé tenase) active le facteurX,puis le cycle recommence.
Voie intrinsèque
[modifier|modifier le code]L'initiation de cette voie se fait par contact du sang avec les structures sous-endothéliales. Cette étape, appelée phase contact, fait intervenir le kininogène de haut poids moléculaire (KHPM), la prékallicréine et le facteurXII.Ce dernier activé, va lui-même activer le facteur XI en présence d'ions Ca2+.En présence duXIa, le facteurIXest à son tour activé enIXa. Il se forme alors un premier complexe à la surface de la membrane plaquettaire capable d'activer le X en Xa. Ce complexe fait intervenir leIXa, le Ca2+,le facteur III plaquettaire et le cofacteurVIIIactivé par les premières traces de thrombine.
Voie commune
[modifier|modifier le code]Le facteurXa adsorbé à la surface des phospholipides d'origine tissulaire et plaquettaire va, en présence du facteurVa, constituer la prothrombinase. LeVa provient duVactivé par la thrombine. La prothrombinase est donc un complexe enzymatique faisant intervenir leXa, leVa, le Ca2+et des phospholipides. Il existe donc une similitude avec le complexe activateur duX. La prothrombinase permet la formation de thrombine (IIa) à partir de prothrombine (II).
Nouveau modèles pour la coagulation
[modifier|modifier le code]La cascade de coagulation expliquée selon la séparation en deux voies est une compréhension valablein vitro.L'observation de patients ayant des déficits enfacteur XII[10]et ayant pourtant une activation de la cascade de coagulation a remis en cause ce modèle[11].La coagulation s'expliquerait de manière plus conforme à la réalitéin vivoen illustrant l'activation transversale, entre les deux voies extrinsèques et intrinsèques, selon plusieurs phases dont les dynamiques sont différentes. Ainsi il paraît plus juste de séparer de manière globale la coagulation par quatre phases: une phase d'initiation, une phase d'amplification, une phase de propagation et une phase de stabilisation.
- Initiation:En cas de brèche, le FXa formé active la thrombine en faible quantité qui ne peut à cette étape cliver le fibrinogène mais qui active à son tour le Facteur V et VIII. Le complexe Facteur tissulaire-Facteur-VIIa -FXa est inhibé par le TFPI.
- Amplification[12].La thrombine initialement formée active le FVIII, le FV et le FXI. Le FIX peut être activé soit par le FXIa à la surface des plaquettes activées soit par le complexe FT-FVIIa. L'activation du FVIII permet la formation à la surface des plaquettes activées du complexe FVIIIa-FIXa.
- PropagationLe complexe FVIIIa-FIXa permet l'activation du Facteur X à la surface des plaquettes activées. Le Facteur Xa forme avec le facteur Va le complexe prothrombinase sur les plaquettes activées et en présence de calcium. Ce complexe permet de former la thrombine en grande quantité.
- StabilisationCe complexe permet la formation de fibrine par dégradation du fibrinogène en monomère de fibrine. A ce stade les monomères de fibrines sont solubles et instables ils s'associent pour former des polymères. Le Facteur XIII activé par la thrombine transforme ces polymères en des composés stable et insolubles. Un réseau se forme qui emprisonne les globules rouge (Thrombus Rouge).
Si par ces présentes descriptions, on se rapproche de la réalitéin-vivo,au fil des connaissances les compréhensions de la coagulation s'affinent. Par exemple, le mécanisme de génération du FVIIa fait l'objet de publication en 2019[13].
Régulation de la coagulation
[modifier|modifier le code]Différents mécanismes interviennent pour freiner et pour inverser la coagulation lorsque le caillot n'est plus nécessaire:
| Inhibiteurs de la coagulation | |
|---|---|
| Nom | Fonction |
| Antithrombine | inhibeIIa,Xa |
| Protéine C | inactiveVa etVIIIa, vitamine K dépendante |
| Protéine S | cofacteur de la protéine C, vitamine K dépendante |
| Tissue factor pathway inhibitor(TFPI) | inhibe le complexe facteur tissulaire - facteurVIIa etXa. |
| Inhibiteur dépendant de la protéine Z(ZPI) | inhibeXetXI. |
| Protéine Z | cofacteur de ZPI |
| Heparin cofactor II | inhibeIIa |
Voir la revue[14]d'inhibiteurs physiologiques de la coagulation, d'autresanticoagulantsdontoraux(anti- Vitamine K, etc.; usages...).
Fibrinolyse
[modifier|modifier le code]La fibrinolyse marque la fin du processus de coagulation et le retour à une circulation normale.
Lafibrinolyseest le processus par lequel lafibrineest dégradée par laplasmineet est ainsi dissoute. La plasmine est activée à partir du plasminogène par letissue plasminogen activator(tPA) ou l'urokinase.La voie principale est celle du tPA, l'urokinase agit plutôt comme amplificateur de la dégradation du fibrinogène en fibrine et en produit de dégradation de la fibrine (PDF). Il existe des inhibiteurs du processus du fibrinolyse, qui sont le PAI inhibant le tPA et l' α2-antiplasmine neutralisant la plasmine.
Des troubles de la fibrinolyse, par exemple des défauts de fonctionnalités des molécules activatrices ou une augmentation de concentration des inhibiteurs, vont engendrer un étathypercoagulabilitéresponsable d'un risque dethrombose.
Exploration de la coagulation par les tests de laboratoire
[modifier|modifier le code]Exploration de l’hémostase primaire
[modifier|modifier le code]- Temps de saignement[15]
- Numération desplaquettes
- Dosage dufacteur de von Willebrand
Exploration de l’hémostase secondaire
[modifier|modifier le code]- Temps de céphaline activé(APTT, Temps de céphaline kaolin)
- Taux de prothrombine(TP, Temps de Quick, INR)
- Temps de thrombine-Temps de reptilase
- Dosage des facteurs de coagulation et de leurs inhibiteurs (antithrombine, protéine C/S, TFPI)
Troubles de l’hémostase
[modifier|modifier le code]Pathologie de l’hémostase primaire
[modifier|modifier le code]Pathologie de l’hémostase secondaire
[modifier|modifier le code]- Hémophilies
- Déficit envitamine K[16]
- Insuffisance hépatocellulaire
- les anticorps anti-facteurs
Pathologie des inhibiteurs de la coagulation
[modifier|modifier le code]Facteurs de coagulation
[modifier|modifier le code]| Facteurs de coagulation et substances apparentées | ||
|---|---|---|
| N° | Nom | Fonction |
| I | Fibrinogène | forme des caillots (fibrine) |
| II | Prothrombine | activeI,V,VIII,XI,XIII,protéine C, plaquettes. Vitamine K dépendant |
| III | Thromboplastine | cofacteurVIIa |
| IV | Calcium | |
| V | Proaccélérine | cofacteurX. |
| VI | (accélérine, ancien nom du FacteurVa) | |
| VII | Proconvertine | activeIX,X.Vitamine K dépendant |
| VIII | Facteur anti-hémophile A | cofacteurIX |
| IX | Facteur Christmas ou facteur anti-hémophile B | activeX.Vitamine K dépendant |
| X | Facteur Stuart-Prower | activeII.Vitamine K dépendant |
| XI | Facteur Rosenthal, Antécédent de la thromboplastine plasmatique | activeXII,IXet prékallicréine |
| XII | Facteur Hageman | active prékallicréine etfibrinolyse |
| XIII | Facteur stabilisant la fibrine | réticule la fibrine libre |
| Facteur de von Willebrand | lieVIII,intermédiaire de l’adhésion des plaquettes | |
| prékallicréineou Facteur Fletcher | activeXIIet prékallicréine; scinde HMWK | |
| Kininogène de haut poids moléculaire(KHPM) | soutient l’activation réciproque deXII,XI,et prékallicréine | |
| fibronectine | médiateur adhésion cellulaire | |
Notes et références
[modifier|modifier le code]- (en)Hardean E.Achneck,BantayehuSileshi,AmarParikhet Carmelo A.Milano,«Pathophysiology of bleeding and clotting in the cardiac surgery patient: from vascular endothelium to circulatory assist device surface»,Circulation,vol.122,no20,,p.2068–2077(ISSN1524-4539,PMID21098468,DOI10.1161/CIRCULATIONAHA.110.936773,lire en ligne,consulté le).
- StéphaneMischleret MarianoRodriguez Ricard,«Existence globale pour l'équation de Smoluchowski continue non homogène et comportement asymptotique des solutions»,Comptes Rendus Mathematique,vol.336,no5,,p.407–412(ISSN1631-073X,DOI10.1016/S1631-073X(03)00070-0,lire en ligne,consulté le).
- (en)«Definition of Vasoconstriction», surMedicineNet(consulté le)
- ElsevierMasson,«Physiologie de l'hémostase primaire», surEM-Consulte(consulté le)
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- J. H.Wrightet G. R.Minot,«THE VISCOUS METAMORPHOSIS OF THE BLOOD PLATELETS»,The Journal of Experimental Medicine,vol.26,no3,,p.395–409(ISSN0022-1007,PMID19868158,PMCID2125779,DOI10.1084/jem.26.3.395,lire en ligne,consulté le)
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- (en)Kirk B.Hansenet Shawn C.Shadden,«Automated reduction of blood coagulation models»,International Journal for Numerical Methods in Biomedical Engineering,,e3220(ISSN2040-7947,PMID31161687,DOI10.1002/cnm.3220,lire en ligne,consulté le).
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- [1]
- «Temps de saignement - Analyses médicales», surDoctissimo(consulté le).
- «Carence en vitamine K - Définition du mot Carence en vitamine K», surDoctissimo(consulté le).
