Equipe 4 : Biologie des groupes sanguins

 

La mission institutionnelle de l’Établissement Français du Sang (EFS) est d’assurer la sécurité et la continuité du dispositif transfusionnel en France dans le respect scrupuleux de son éthique. La sécurité transfusionnelle implique que chaque malade, quel que soit son phénotype et quelles que soient les circonstances, puisse recevoir en permanence les produits nécessités par son état ; ces produits doivent être quantitativement suffisants et qualitativement aussi sûrs que le permettent l’état de l’art et des connaissances.
L’approvisionnement régulier en sang pour les différents malades doit tenir compte des contraintes introduites par les principes éthiques que sont le bénévolat et le volontariat, auxquels la population de notre pays reste fortement attachée. Dans ce cadre, il est nécessaire de connaître non seulement la diversité génétique des populations présentes sur un territoire donné mais également les « moteurs » et les éventuels obstacles culturels au don de sang. La sécurité des produits repose sur l’adéquation la plus parfaite possible entre les phénotypes (et pour une part les génotypes) des donneurs et des receveurs et sur l’absence d’agent transmissible, tant connu que « émergent ».
Compte tenu des missions qui lui sont confiées par monopole, l’EFS éprouve depuis sa création autant de besoins de connaissances en matière d’immunologie, de génétique et de microbiologie qu’en termes de sciences humaines et sociales
La connaissance des populations humaines sur un territoire, de ses caractéristiques génétiques, de ses comportements, des facteurs spécifiques susceptibles de déterminer l’acte de don et de « non-don », de ses facteurs de risque vis-à-vis des virus transmis par le sang est en effet rapidement apparue aussi essentielle que les connaissances biologiques sur ces sujets. Dans ce contexte, l’EFS-Alpes-Méditerranée s’est, dès son origine, rapproché de l’UMR d’Anthropologie bio-culturelle dans laquelle il a complètement intégré ses deux thématiques de recherche depuis janvier 2008.
Ce rapprochement a permis de donner aux recherches biologiques sur les groupes sanguins et sur les virus à transmission sanguine dans une dimension plus vaste et plus réaliste prenant pleinement en compte la dimension humaine et culturelle. Celle-ci se révèle essentielle à la mise en œuvre de « techniques » adaptées de sensibilisation aux différents dons, de sang, de moelle osseuse et de tissus/organes mais aussi, parallèlement aux facteurs environnementaux, à la prise en compte des aspects comportementaux dans l’émergence de risques transfusionnels viraux. Ce dernier point doit permettre un ajustement permanent des étapes précédant le don (entretien médical), pilier essentiel pour prévenir la transmission d’agents infectieux du donneur au receveur.
Notre thématique générale de recherche est donc naturellement orientée vers l’étude de la diversité génétique de l’homme et des virus transmis par le sang.

Thématiques 8: Groupes sanguins, diversités, fonctions et pathologies (Responsable : Christophe PICARD)

Cette thématique s’inscrit dans les activités de recherche en hématologie moléculaire et immunogénétique de l’Etablissement Français du Sand qui a des expertises reconnues concernant les marqueurs érythroïdes et leucocytaires humains. De ces expertises et dans la continuité du contrat 2012-2017, nous poursuivrons les programmes de recherche engagés sur la diversité génétique des populations en vue d’optimiser les transfusions et les transplantations et sur le rôle des molécules de groupes sanguins en situation normale et pathologique. Parallèlement, nous nous pencherons sur les interactions globules rouges et pathogènes au regard de l’actualité transfusionnelle. Enfin, un programme transversal inter-équipes sera conforté avec la paléo-microbiologie en lien avec l’équipe 1 et la socio-anthropologie du don via l’équipe 3.

Programme A – Impact de la diversité des groupes sanguins dans les transfusions et les transplantations

A1 – Groupes sanguins érythrocytaires : transfusion et transplantation. Compte tenu que les migrations humaines contribuent à modifier dans le temps et l’espace le profil d’une population d’un point de vue biologique à travers la diversité des gènes codant les molécules immunogènes, des difficultés de transfusion et de transplantation peuvent émerger. Ainsi, certaines populations migrantes peuvent être considérées comme des populations receveurs à haut risque d’allo-immunisation en raison d’une forte disparité génétique avec la population d’accueil. Ce différentiel génétique entre donneur et receveur peut aboutir parfois à des situations de blocage par manque de produits compatibles et des difficultés de diagnostic liées à l’absence de réactifs adaptés.

A2 – Groupes sanguins leucocytaires et transplantation : allo-réactivité humorale et cellulaire. Les transplantations d’organe, la greffe de cellules souches hématopoïétiques et les transfusions sanguines sont des conditions impliquant à des degrés divers une incompatibilité entre le donneur et le receveur. Cette incompatibilité est à l’origine de l’induction d’une allo-réactivité humorale et cellulaire.

Programme B – Rôles des groupes sanguins en situation normale et pathologique

B1 – Rôle des molécules érythrocytaires d’adhérence au cours de la différenciation érythroïde tardive : mieux comprendre pour mieux produire. Aujourd’hui, il est bien établi que les cellules de la lignée érythroïde en différenciation et le globule rouge mature expriment à leur surface un certain nombre de molécules présentant des propriétés d’adhérence avérées. D’un point de vue biologique, ces molécules, dont certaines portent des antigènes érythrocytaires, sont impliquées dans des interactions avec les macrophages au cours des phénomènes de différentiation érythroïde, de reconnaissance du soi, de recirculation des hématies et de clairance des globules rouges sénescents. D’un point de vue pathologique, elles peuvent être à la base d’interactions avec les autres cellules sanguines et l’endothélium vasculaire comme cela a été rapporté au cours de la drépanocytose (vaso-occlusion), du paludisme (séquestration), du diabète et de la thrombose. Si un certain nombre de ligands a été identifié pour certaines d’entre elles, il n’en est pas de même pour la majorité, de plus, peu de ces interactions ont été démontrées au cours de la différentiation érythroïde. Contenu de ce concept, notre projet est d’examiner plus spécifiquement le rôle biologique des molécules hERMAP et Emp/MAEA à travers des modèles de lignées cellulaires de type érythroïde et de primo-culture de cellules humaines CD34+ en différenciation érythroïde in vitro.

B2 – Impact des polymorphismes de groupes sanguins dans le contexte de la greffe de cellules hématopoïétiques. L’allogreffe de moelle osseuse est réalisée à partir de plusieurs sources de cellules souches hématopoïétiques. Les cellules souches périphériques obtenues après stimulation par le G-CSF est la plus fréquente. Le résultat quantitatif de cette mobilisation cellulaire est incertain, étant très variable d’un individu à un autre. Une des hypothèses est que certaines variations génétiques pourraient expliquer en partie les réponses inter-individuelles à l’administration de la drogue. De même, l’allo-immunisation est responsable d’une dégradation de l’endothélium, induisant le fait que le potentiel de régénération endothélial dépendant des progéniteurs circulants pourrait jouer un rôle majeur dans la dégradation de fonction de l’organe. Aussi, le projet est de corréler les polymorphismes d’un certain nombre de molécules d’adhésion et de chémiokines avec la mobilisation quantitative des progéniteurs médullaires et endothéliaux. Notre travail va consister à typer les molécules d’intérêt tel que VCAM par des techniques de biologie moléculaire de débit intermédiaire. La prédiction de la réponse thérapeutique cellulaire ou du potentiel de régénération est directement liée à une mise en place d’une nouvelle stratégie thérapeutique.

B3 – Groupes sanguins et pathologies thrombotiques. Comme la plupart des antigènes de groupes sanguins érythrocytaires, les antigènes A, B et H ne se limitent pas aux globules rouges, mais sont largement exprimés dans les autres tissus et les fluides corporels, d’où leurs associations avec des pathologies mais aussi des susceptibilités différentielles à l’encontre de certains pathogènes. Pour exemple, on citera que le phénotype de groupe O fournit un avantage contre les formes graves du paludisme en limitant le phénomène de « rosetting » à la base des crises vaso-occlusives aggravantes. A l’opposé, le sujet de phénotype O est plus sensible aux infections gastro-intestinales causé par Escherichia coli O157 et confère une plus grande probabilité aux formes graves d’infection par Vibrio cholerae. Ainsi, une des associations de pathologies les plus importantes décrites pour les sujets non-O (sujets du groupe A, B ou AB) par rapport aux sujets O est la sensibilité à la thrombo-embolie veineuse (TEV). Les patients non-groupe O ont un risque accru de TEV par rapport aux patients de groupe O et des taux plus élevés de facteur de von Willebrand (FvW) et de facteur VIII qui portent des déterminants antigéniques A, B et H influençant ainsi leur demi-vie. De fait les sujets non-O ont une plus grande propension à la formation du caillot sanguin ce qui a pu conférer un avantage de survie aux premiers humains.

Programme C – Interactions moléculaires globules rouges et pathogènes 

Les globules rouges humains peuvent être la cible de pathogènes, par interaction directe avec l’agent infectieux considéré ou indirectement en tant que tropismes secondaires de l’infection. Une meilleure connaissance de ces interactions apparaît cruciale dans la compréhension des mécanismes aboutissant, la plupart du temps, à des dégradations et pertes de fonctions des cellules sanguines.

Programme D – Axe transversal inter-équipes

D1 – Paléo-microbiologie via Equipe 1. La paléo-microbiologie est une discipline de la microbiologie qui permet la détection, l’identification et la caractérisation de microorganismes (bactéries, parasites, virus) sur des spécimens archéologiques ou historiques, tant squelettiques/tissulaires qu’environnementaux. Ces recherches microbiologiques sur du matériel ostéo-archéologique et l’identification de pathogènes présents dans les populations du passé ont émergé en parallèle des développements des travaux sur l’ADN ancien et des nouvelles approches paléopathologiques. Nous poursuivons notre approche paléo-microbiologique, de façon transversale avec l’équipe 1 de notre UMR, en ayant pour objectifs (i) la détection et l’identification de microorganismes dans des échantillons humains et environnementaux, (ii) le séquençage/génotypage des microorganismes anciens (iii) l’analyse de l’évolution génétique des microorganismes considérés et (iv) l’interprétation des données paléo-microbiologiques, intégrant les données anthropologiques et historiques, dans une perspective évolutive des microorganismes et des maladies transmissibles. Ces protocoles d’études moléculaires seront nécessairement associés aux investigations macroscopiques d’infections (paléopathologie). L’identification moléculaire pourra ainsi conforter un diagnostic, mais aussi nous renseigner sur la « réelle présence » de l’agent pathogène chez les sujets morts sans expression osseuse des lésions atypiques/typiques/indirectes, l’identification de pathologies infectieuses rares en ostéobiographie ou qui ne laissent aucune trace osseuse.

D2 – Socio-anthropologie du don via équipe 3, thématique 6. Une même autosuffisance sécuritaire, qualitative et quantitative, en produits sanguins pour tous, fondée sur le don éthique résultant du bénévolat et de l’anonymat est aujourd’hui un choix socio-culturel fragilisé face à la marchandisation des produits issus du corps humain et à la libéralisation des marchés économiques. De fait, l’autosuffisance qualitative doit, dans un contexte de mondialisation et de flux migratoires intenses, gérer l’absence d’adéquation de la fréquence de certains groupes sanguins entre la population des donneurs et celle des receveurs. Cela est particulièrement le cas pour ceux qui sont originaires d’Afrique subsaharienne qui présentent des pathologies spécifiques consommatrices en produits sanguins comme la drépanocytose. De plus, les populations récemment issues de l’immigration participent peu au don de sang. Parallèlement, l’autosuffisance quantitative sous-tend des impératifs éthiques et de production. En effet, le maintien d’une filière plasma dans le système public et éthique en France ayant la capacité de répondre aux besoins en médicaments dérivés du sang, passe par une mobilisation plus importante de donneurs bénévoles issus de la diversité des populations.

Thématique 9: Groupes sanguins, répartitions et interactions homme-milieu (Responsable: Stéphane MAZIERES)

Cette thématique s’intéresse à l’étude de la répartition de la diversité génétique humaine actuelle. Nous portons une attention particulière à la diversité génétique des systèmes de groupes sanguins pour deux raisons : tout d’abord il semble qu’ils soient sortis des débats anthropologiques depuis l’avènement de la biologie moléculaire ; ensuite parce qu’il demeure de nombreuses questions non-résolues relatives à leur répartition, leur rôle précis et leur histoire évolutive. Ainsi, notre thématique ambitionne particulièrement de « ressusciter » les polymorphismes des systèmes de groupes sanguins afin de les mener au premier plan de l’Anthropologie Biologique par les méthodes actuelles d’exploration et de traitement de la génétique des populations. Pour mener ce projet, nous avons tracé deux programmes de recherche à savoir :

Programme A – Archéo-génétique : co-migration gènes actuels / gènes et cultures du passé

              Ce Programme consiste à mettre en évidence des corrélations entre la dispersion géographique de la diversité génétique actuelle et celle de traits culturels anciens, documentés par les Sciences Humaines et Sociales. Il s’agit d’un programme de recherche qui se place dans la continuité des travaux réalisées par l’Equipe 4 sur l’étude des peuplements anciens (Asie Centrale, Amérique, Chypre) et validés par des articles référencés dans des revues internationales à comité de lecture. Par l’étude de l’histoire de la dispersion des populations, ce programme permettra aussi de mieux comprendre l’une des causes de la répartition actuelle des groupes sanguins érythrocytaires et leuco-plaquettaires entre les populations. Il réside donc dans le programme A un intérêt collatéral à la tutelle EFSAM de l’UMR 7268 ADES.

L’UMR 7268 ADES intervient depuis de nombreuses années dans des missions de fouilles archéologiques régionales et internationales (Crète, Equipe 1) et l’équipe de génétique bénéficie de collaborations reconnues en génétique des populations et étude des peuplements: équipes de Alicia Sanchez-Mazas (Université de Genève), Pr. Constantinos Deltas (Université de Chypre), Paolo Francalacci (Université de Sassari), Paul Nebbia (Musée de Préhistoire et d’Archéologie Corse), Richard Villems (Estonian Biocentre), Peter Underhill (University de Stanford), Esther Esteban (Université de Barcelone), Rosario Calderon (Université Complutense de Madrid). Pour entretenir ce réseau dynamique, des programmes d’échanges internationaux (ERASMUS) seront envisagés. Par ailleurs, la la région PACA comme le Musée des civilisations de l’Europe et de la Méditerranée (MuCEM) sont des acteurs particulièrement sensibles à ces recherches et leur soutien sera sollicité notamment pour la diffusion grand public.

Programme B – Répartition des polymorphismes sanguins et environnements sélectifs

Il s’agit d’un programme de recherche nouvellement identifié qui exploite les favorables de conditions scientifiques et recrutement acquis ces deux dernières années. Le Programme B vise à démontrer le rôle de certains environnements sur le maintien ou l’élimination de certains polymorphismes sanguins par sélection. Si les expansions des populations depuis le Out of Africa sont responsables de la dispersion d’une partie de la diversité génétique humaine, les migrations n’expliquent pas tout. Certains mécanismes d’adaptations biologiques et culturels ont permis aux populations de pouvoir s’installer durablement dans les niches écologiques les plus variées et les plus sélectives. Dans bien des cas, nous avons des informations fonctionnelles suffisantes pour supposer des interactions entre certains polymorphismes sanguins, notamment érythrocytaires, et des parasites, des virus et des bactéries. Dans d’autres cas, c’est la similarité entre la distribution géographique de certains systèmes de groupes sanguins et certains environnements qui suggèrent des interactions, particulièrement pour la frange intertropicale. On imagine alors que certaines contraintes environnementales peuvent avoir droit de vie ou de mort sur les individus portant certains antigènes. Or l’ensemble de ces relations gène/environnement ne sont pas clairement décrites. C’est là que réside toute l’ambition de ce Programme B.

Points-clés de la thématique 9

  • elle se positionne sur la relecture des données « genome-wide » pour les loci des systèmes de groupes sanguins.
  • elle bénéficie de conditions favorables pour son émergence : un contexte scientifique optimal, une participation significative à la formation par la recherche et un socle de compétences géographiquement compact pour catalyser les interactions.
  • elle est fortement impliquée dans la formation : elle renferme à ce jour 1 PUPH, 1 MCU et 1 CR dispensant environ 550 HETD/an. Ces actions seront maintenues dans le prochain contrat. Certains des enseignements proposés au parcours Master Anthropologie Biologique seront restructurés en 3 nouvelles unités d’enseignement de 6 crédits chacun : Introduction à l’Anthropologie Biologique, Etude de la diversité génétique et Archéo-génétique. Les deux premières sont proposées en Master 1, semestre 1 et 2 ; la troisième en Master 2, semestre 3. L’objectif est double : permettre aux étudiants d’acquérir les bases théoriques, scientifiques, techniques et éthiques de l’exploration de la diversité génétique humaine et de son interprétation, et leur permettre d’acquérir les connaissances minimales des autres disciplines qui composent le champ de l’anthropologie.
  • elle amorce une transition vers les données « genome-wide » disponibles. A ce titre, elle a un besoin très urgent de recrutements ciblés.