Diagnostic biologique des pathologies génétiques de l'hémoglobine

1. Phase pré-analytique
La phase pré-analytique d'une étude de l'hémoglobine au laboratoire suppose de connaître le contexte de
la demande : dépistage systématique chez un sujet à risque, enquête familiale suite à la mise en évidence
d'une pathologie génétique de l'hémoglobine, diagnostic étiologique d'anomalies hématologiques (anémie
hémolytique, microcytose, pseudo-globulie, etc…). Les données doivent également préciser l'origine
ethnique du patient. Toute étude de l'hémoglobine comporte aussi le recueil des données biologiques
suivantes : hémogramme, réticulocytose, sidérémie, capacité totale de fixation de la transferrine,
ferritinémie.
2. Prélèvement
Le prélèvement est recueilli sur un anticoagulant (héparine, citrate ou EDTA). Il est conservé en sang
total à 4°C. Le délai de conservation ne doit pas excéder une semaine en raison de l'apparition de
fractions dénaturées dans le prélèvement ainsi que la dégradation de certaines fractions comme
l'hémoglobine fœtale. La recherche d'hémoglobines à l'état de trace ne peut par ailleurs se faire que sur un
échantillon frais : c'est le cas de l'hémoglobine Bart γ 4) présente chez les nouveaux-nés atteints d'α-
thalassémie majeure.
3. Techniques électrophorétiques d'étude de l'hémoglobine
Dans la plupart des laboratoires, l'analyse de référence est l'électrophorèse de zone à pH alcalin (pH =
8,6) sur acétate de cellulose. Elle est le premier élément d'orientation pour une exploration plus
spécialisée, et est le prélude à la demande d'examens complémentaires nécessaires à l'interprétation de
profils électrophorétiques anormaux. Les principaux examens complémentaires sont l'électrophorèse sur
citrate agar à pH acide (pH = 6,0), l'isoélectrofocalisation, le test d'Itano, le test de falciformation. Dans
un petit nombre de cas, l'identification d'un mutant rare nécessite des techniques plus complexes
(électrophorèse des chaînes d'hémoglobine, spectrométrie de masse…) relevant de laboratoires
spécialisés.
Les techniques de quantification dépendent des fractions à étudier. Le dosage de l'HbA2 fait appel à des
tehcniques chromatographiques et doit pouvoir être rendu avec une précision de 0,1 %. Le dosage de
l'HbF est réalisé par la méthode biochimique de dénaturation alcaline de Betke modifiée par Pembrey.
Cette méthode est performante pour des taux d'HbF inférieurs à 15 %.
3.1. Électrophorèse de zone à pH alcalin (pH = 8,6)
L'électrophorèse à pH alcalin est réalisée sur acétate de cellulose à pH = 8,5 ± 0,1.
L'HbS migre entre l'HbA2 et l'HbA1, mais plus de 50 variants ont été décrits qui migrent au même
endroit que l'HbS, hémoglobines anormales appartenant au groupe des hémoglobines D, G et P. L'HbS,
de loin la plus fréquente, devra être identifiée par le test d'Itano où elle est la seule à précipiter en milieu
réducteur. Ces résultats peuvent être confirmé par l'électrophorèse en citrate-agar à pH acide où l'HbS
présente une migration spécifique. Affirmer la présence d'HbS permet aussi de poser le diagnostic de
drépanocytose hétérozygote, si elle est retrouvée en même temps que l'HbA1, ou homozygote, si elle est
le seul constituant majeur. Dans ce dernier cas, l'HbF peut être augmentée dans des proportions variables. Les hémoglobines HbC et HbE migrent comme l'HbA2. Ces deux mutants sont silencieux à l'état
hétérozygote. Orientée par le contexte ethnique, la distinction peut être réalisée à l'électrophorèse en
citrate-agar à pH acide ou par isoélectrofocalisation.
3.2. Électrophorèse sur citrate-agar à pH acide (pH = 6,0)
La migration des hémoglobines sur gel d'agar en citrate à pH acide n'est pas à proprement parler une
électrophorèse puisque la migration n'y est pas en rapport avec la charge. Dans ces conditions,
l'hémoglobine se lie de façon réversible à l'agaropectine, et le complexe formé migre vers l'anode. D'autre
part, le courant d'électro-endosmose provoque une diffusion continue vers la cathode. Ces deux
mouvements de directions opposées séparent donc les hémoglobines en fonction de leur affinité pour
l'agaropectine. Cette affinité est directement liée à la conformation de certaines régions de la molécule, en
particulier celle où se situe la substitution de l'HbS, et toutes les zones impliquées dans les interactions
avec les anions.
L'électrophorèse sur citrate-agar à pH acide est l'un des tests classiques de diagnostic positif de l'HbS.
L'électrophorèse sur citrate-agar à pH acide est l'un des tests classiques de diagnostic positif de l'HbC.
Les hémoglobines HbD et HbE migrent au même endroit que les hémoglobines HbA.