Hémoglobine

• L’hémoglobine est composée de 4 sous-unités, 2 chaines alpha et 2 chaines beta
• Les sous-unités sont des structures similaires à la myoglobine (pli de la globine)
• • 1 hémoglobine peut lier 4 O2 => 1 par sous-unité
• La myoglobine fixe l’oxygène dans les cellules musculaires.
• la myoglobine n’est pas coopérative.
• l’hémoglobine transporte l’oxygène des poumons vers les tissus.
• l’hémoglobine est coopérative
• l’hémoglobine est une protéine allostérique c'est-à-dire qu’elle peut changer de structure lorsqu’elle est liée à un effecteur.
• Un polypeptide (hémoglobine) ne peut pas fixer l’O2. C’est le Fe2+ du groupe hème qui lie l’O2.
• Le Fe2+ est trop gros pour être dans le plan de la protoporphyrine. Lorsqu’il se lie avec l’O2, il devient plus petit et peut remonter dans le plan entraînant l’histidine de l’hélice alpha  => rotation de 15° des 2 dimères => état T => état R
• Désoxyhémoglobine = état T
• Oxyhémoglobine = état R
• La conversion de l’état T à l’état R facilite la liaison de l’oxygène. 
•  Myoglobine: courbe hyperbolique
• la myoglobine a une très forte affinité avec l’oxygène => stockage
• Hémoglobine: courbe sigmoïdale
• L’hémoglobine a une affinité pour l’oxygène moins forte que la myoglobine ce qui permet de libérer de l’oxygène dans les tissus => transport
• Tissus actifs: PO2 basse => saturation basse

  L’hémoglobine donne de l’O2 aux tissus qui en ont besoin
• Tissus au repos: PO2 plus élevée => saturation plus élevée

  L’hémoglobine donne moins d’O2 aux tissus car ils en ont moins besoin
• Poumons: PO2 maximale => saturation maximale

  L’hémoglobine prend le maximum d’O2 des poumons pour le transporter vers les tissus
• Protéine pas coopérative sature moins et donne moins aux tissus

  Hémoglobine sature presque à 100% et donne beaucoup aux tissus => coopérativité

  Myoglobine sature presque à 100% et donne presque rien aux tissus
• État R: sature rapidement et le plus possible 

  Hémoglobine: capacité à fixer et libérer l’oxygène

  État T: sature faiblement et lentement 
• Modèle concerté: 

  L'hémoglobine existe soit à l'état T, soit à l'état R. La fixation de l'oxygène ne fait que déplacer l'équilibre entre ces deux états.
• Modèle séquentiel:

  La fixation de l'oxygène provoque un changement de conformation de la sous-unité à laquelle il se lie ce qui provoque aussi une changement de conformation dans les sous-unités voisines. Ce dernier augmente leur affinité pour l'O2. Il existe des états intermédiaires entre l'état T et l'état R. L'état R n'est atteint que lorsque les 4 sites sont occupés. 
• Aucun des deux modèles ne peut décrire à lui seul la nature coopérative de l'hémoglobine. Nous devons utiliser les deux modèles pour la décrire correctement.
• L’état T est très instable => pousse l’équilibre vers l’état R => peu d’oxygène libéré 
• Le 2,3-BPG, présent dans les globules rouges, stabilise l'état T ce qui facilite la libération de l'oxygène.
• Le 2,3-BPG se lie à une poche dans le tétramère de l'hémoglobine qui n'existe qu’à l’état T. Cette poche contient beaucoup d’acides aminés chargés + ce qui permet la liaison avec le 2,3-BPG. 
• Le CO2 et les H+ sont des effecteurs allostériques de l’hémoglobine. Ils abaissent l’affinité pour l’oxygène de l’hémoglobine. L’hémoglobine libère plus d’oxygène quand il y a du CO2.
• Lorsque les tissus sont actifs, ils produisent des H+ qui font baisser le pH physiologique. Les H+ permettent de former des ponts H pour stabiliser l’état T => stimuler la libération d’oxygène => affinité de l’hémoglobine pour l’oxygène affaiblie
• Les tissus actifs: O2 —> CO2 (respiration cellulaire)

  Une partie du CO2:

  CO2 + Groupes N-terminaux sur l'hémoglobine —> carbamate 

  => ponts salins => stabilisation état T
• La plupart du CO2 de la respiration cellulaire:

  Tissus —> globules rouges 

  CO2 + H2O —> HCO3- + H+

  H+ dans le sang => abaissement du pH physiologique = 7,2

  Globules rouges —> poumons
• L’anémie falciforme est causée par la substitution de la valine au glutamate dans les chaînes β.
• Les personnes atteintes ont un allèle muté et un normal (asymptomatiques). Elle peut être mortelle lorsque les 2 allèles sont mutées. 
• L'hémoglobine des falciformes est appelée hémoglobine S (HbS). La valine substituée est exposée dans la désoxyhémoglobine et peut interagir avec d'autres HbS pour former des agrégats qui déforment les globules rouges. Les cellules falciformes obstruent le flux sanguin dans les capillaires ce qui entraîne des lésions tissulaires.
• L’anémie falciforme offre une certaine protection contre la malaria.
• La thalassémie est causée par l'absence ou la sous-production d'une des chaînes d'hémoglobine.
• Dans la thalassémie α, des tétramères d'hémoglobine ne contiennent que la chaîne β. Ces tétramères lient l'oxygène avec une grande affinité et sans coopération => faible libération d’O2 dans les tissus 
• Dans la β-thalassémie, la chaîne β n'est pas produite en quantité suffisante. Les chaînes α forment des agrégats qui précipitent dans des globules rouges immatures.