The interactions of sickle hemoglobin.

Resume Les interactions entre molecules d'hemoglobine qui conduisent a la falciformation des erythrocytes, aux crises micro-emboliques et a l'anemie chronique sont dues a la presence de la desoxyhemoglobine S (α 2 a β 2 6Val ). Au cours de la desoxygenation la viscosite des solutions concentrees d'hemoglobine S augmente progressivement; il y a formation de tactoides puis finalement gelification [Harris]. Lors de la desoxygenation d'un melange d'hemoglobines A et S, l'hemoglobine A et l'hemoglobine S contribuent toutes deux a la formation du gel. A l'oppose, l'hemoglobine F ne participe pas a la constitution d'un tel gel [Singer et Bertles]. La mesure de la concentration en hemoglobine d'un melange qui a forme un gel lors de la desoxygenation et qui s'est reliquefie au froid (ou lors de l'oxygenation) permet donc une evaluation quantitative des interactions conduisant a la falciformation. L'hemoglobine S forme ainsi un gel a une concentration d'environ 23–24 g p. cent, un melange en quantites egales d'hemoglobines A et S a une concentration d'environ 30 g p. cent. Enfin un melange en proportion identique d'hemoglobines F et S ne se gelifie qu'a une concentration d'environ 36 g p. cent [Singer, Bookchin]. La participation d'hemoglobines humaines mutees a la formation du gel permet d'indiquer quels sont les sites moleculaires importants pour la constitution tridimensionnelle de sa trame. L'hemoglobine C Harlem (Hb C H ) est une variante de l'hemoglobine S qui continent a la fois la substitution β 6 Val et la substitution β 73 aspartate → asparagine. Cette hemoglobine et l'Hb S interagissent de facon comparable avec l'Hb A pour former un gel bien que la desoxyhemoglobine C H pure ne se gelifie qu'a des concentrations tres elevees (35 a 36 g p. cent). L'hemoglobine Korle Bu (Hb KB), une variante qui ne falciforme pas, et dans laquelle une asparagine remplace l'aspartate β 73 , permet d'etudier les effets de la substitution en β 73 sur la gelification. Elle interagit moins bien que l'Hb A avec l'Hb S ou l'Hb C H . Les etudes sur ces mutants suggerent donc que le residu β 73 est l'un des sites complementaires impliques dans la gelification de l'Hb S ou des melanges d'Hb S et d'Hb A. Les hemoglobines anormales substituees en β 121 different egalement de l'Hb A dans leurs interactions avec l'Hb S. L'hemoglobine D (dans laquelle une glutamine remplace l'acide glutamique β 121 ) ou l'hemoglobine O (dans laquelle une lysine remplace ce meme residu) melangees a l'Hb S forment un gel a une concentration plus faible qu'un melange d'Hb A et S lorsqu'on les desoxygene. La severite des manifestations cliniques observees chez des sujets doublement heterozygotes pour l'hemoglobine S et pour l'hemoglobine D ou O confirme l'importance des interactions entre l'hemoglobine S et les hemoglobines substituees en β 121 . Les interactions entre l'hemoglobine C (β 6 Lys ) et l'Hb S pourraient representer un cas particulier. Bien que les syndromes clinique et la faible concentration d'Hb S et C necessaire a la formation d'un gel indiquent qu'il y a une interaction plus importante que dans le melange des Hb A et S, il se pourrait que l'insolubilite relative de l'hemoglobine C isolee joue un role important dans les interactions observees. Des observations cliniques suggerent que la substitution d'une glutamine par un acide glutamique en α23 (comme dans l'Hb Memphis) ameliore les interactions avec l'Hb S. Les substitutions de lysine en threonine en β 67 (D Ibadan), d'aspartate en glycine en β 16 (J Baltimore) et de lysine en aspartate en α 78 (Stanleyville II) ont peu d'effet sur les interactions de gelification de l'Hb S. Il existe deux types de modifications portant sur l'hemoglobine S qui changent les interactions responsables de la formation du gel. Dans les deux cas il s'agit de modifications des residus N-terminaux. Bookchin et Nagel ont recemment montre que dans le melange formant un gel l'Hb S contrairement aux autres hemoglobines doit obligatoirement presenter la conformation desoxygenee. Des reactions portant sur le residu N-terminal pourraient ainsi modifier la position du residu valine β6 dans la forme desoxygenee. Les reactions de l'hemoglobine S avec le cyanate qui s'attache aux residus N-terminaux de la proteine ont ete etudies par Cerami et Manning. Ils ont montre que l'addition de cyanate a des erythrocytes contenant de l'hemoglobine S diminue la falciformation provoquee et augmente in vivo leur duree de vie. Ils ont egalement demontre qu'il y a une diminution de la gelification avec l'hemoglobine S carbamylee. Nous avons observe l'apparition de deux hemoglobines (ou plus) de mobilite electrophoretique differente apres addition de cyanate a l'hemoglobine S. Le ralentissement dans la formation du gel est beaucoup plus marque pour les hemoglobines qui different electrophoretiquement de l'hemoglobine S non modifiee. Une modification naturelle du residu N-terminal de l'hemoglobine S s'observe dans le constituant mineur isole chromatographiquement par la methode de Schroeder. Le constituant mineur correspondant de l'hemoglobine A, appele Hb AI c presente un hexose lie a la valine N-terminale des chaines β [Schroeder et Bookchin]. L'hemoglobine S r peut etre isolee sans contamination par l'Hb F. Certaines preparations ont montre, lors d'experiences preliminaires, que la formation du gel est plus difficile. L'interpretation de ces resultats est cependant delicate par suite de la presence d'un taux tres eleve de methemoglobine.