Science et technologie s1566

Les constituants du sang (notions avancées)

Les notions abordées dans cette fiche dépassent celles qui sont vues au secondaire. Il s'agit ici d'un complément pour ceux qui sont curieux d'en savoir plus.

Les constituants du sang

Les éléments figurés qui baignent dans le plasma sont les leucocytes (globules blancs), les plaquettes (fragments cellulaires) et les érythrocytes (globules rouges).

En plus de ces éléments figurés, le sang assure le transport de gaz respiratoires (notamment l’oxygène et le dioxyde de carbone), de nutriments (comme le glucose et les acides gras), de déchets métaboliques (comme les toxines ingérées et produites par l’organisme : drogues, acide lactique, etc.) et d’hormones (insuline, hormones de croissance, etc.).

Le sang constitue environ 8 % du poids du corps. Le volume sanguin moyen se situe entre 5 et 6 L chez l’homme et entre 4 et 5 L chez la femme.

Le plasma

Le plasma sanguin est la matrice du sang, c’est-à-dire sa principale composante (55% du sang). Le plasma est composé à 90% d’eau, mais aussi de solutés dissous. Parmi eux, on compte des électrolytes (ou sels inorganiques) dissous sous forme ionique. La principale fonction du plasma est le transport des éléments figurés, des nutriments, des anticorps, des hormones et des déchets.

Une concentration constante de chacun de ces ions est absolument nécessaire au bon fonctionnement de l’organisme. Cette constance permet notamment de maintenir l’équilibre osmotique du sang et des liquides interstitiels.

Cette équilibre homéostatique (à concentration stable) est maintenu à des concentrations fixes par les reins, ce qui est essentiel au bon fonctionnement des muscles et des nerfs entre autres.

Un autre rôle associé à certains ions particuliers est de réguler le pH du sang afin qu’il reste à des concentrations relativement neutres chez l’être humain (pH entre 7,35 et 7,45).

Le plasma ne contient pas que de l’eau et des électrolytes, mais aussi des protéines. En effet, l’albumine, les fibrinogènes et les immunoglobulines sont trois des protéines qui le composent. Les trois ont un effet générique, mais aussi un effet spécifique. Les trois participent au maintien de l’équilibre osmotique, ont un effet tampon sur le pH et donnent la viscosité que l’on attribue au sang (sa consistance épaisse). De plus, l’albumine est impliquée dans le transport des lipides, de certaines hormones et de plusieurs drogues. Pour leur part, les fibrinogènes sont les protéines rapatriées par les plaquettes lors du processus de coagulation sanguine. Enfin, les immunoglobulines sont fortement impliquées dans les mécanismes de reconnaissance et de destruction des intrus (bactéries, virus, etc.) dans le système sanguin.

Constituants du plasma Fonctions et exemples
Eau
Électrolytes
(ions inorganiques)
Bicarbonate (HCO3-)
Équilibre osmotique, régulation du pH (pouvoir tampon), régulation de la perméabilité des membranes
Calcium (Ca2+)
Chlorure (Cl-)
Magnésium (Mg2+)
Potassium (K+)
Sodium (Na+)
Protéines plasmatiques Albumines Transport des lipides
Fibrinogènes Coagulation
Immunoglobulines Défense de l’organisme (anticorps)
Substances transportées Nutriments Exemples : glucose, vitamines, acides gras, etc.
Déchets métaboliques Exemples : acide lactique, toxines, etc.
Gaz respiratoires Exemples : O2, CO2 (respiration)
Hormones Exemples : insuline, glucagon, etc.

 

Les globules rouges (érythrocytes)

On compte en moyenne entre 5,1 et 5,8 x 1012 globules rouges par litre de sang chez l’homme et entre 4,3 et 5,2 x 1012 globules rouges par litre de sang chez la femme. Chacune de ces cellules ont un diamètre d’environ 7,5 μm.

Ces cellules sont de loin les plus nombreuses du sang. On en compte en fait 800 fois plus que de globules blancs.

Le rôle premier des globules rouges est de transporter l’oxygène. Au coeur de ces cellules se trouve un pigment contenant du fer : l’hémoglobine. Il s’agit d’une protéine. Le fer de cette dernière permet la fixation de l’oxygène (O2) et en plus faible proportion, du dioxyde de carbone (CO­2). Chaque hémoglobine possède 4 sites de liaison pour l’oxygène. C’est d’ailleurs la présence du fer dans cette protéine qui donne la couleur rouge au sang. Chaque globule rouge contient environ 250 millions de molécules d’hémoglobine. L’affinité de l’oxygène pour l’hémoglobine décroît avec l’augmentation de la température, la diminution du pH et la présence de dioxyde de carbone.

La forme et la taille des érythrocytes sont fortement dépendantes de leur fonction. En effet, comme l’oxygène doit diffuser à travers la paroi du globule rouge pour atteindre l’hémoglobine, celle-ci doit être très mince et la plus accessible possible. Par leur petite taille, leur grand nombre et leur aspect de disque biconcave (comme affaissé sur eux-mêmes), il y a plus de surface de contact avec les gaz dissous, ce qui facilite leur diffusion à travers la paroi de la cellule.

Ensuite, l’ATP qu’ils utilisent est uniquement produit à partir de processus anaérobiques (sans O2), ce qui est logique puisque ces cellules ne doivent pas consommer l’oxygène qu’elles transportent. On remarquera l’absence de mitochondries (organite qui produit l’ATP en consommant l’oxygène) dans les érythrocytes.

Les globules rouges sont des cellules qui ont perdu leur noyau. On les dit alors anucléées. Cependant, on dénote ce caractère particulier des globules rouges uniquement chez les mammifères. Enfin, lorsque leur vie active est terminée, les érythrocytes sont dégradés et recyclés dans le foie.

Comme les globules rouges ne possèdent pas de noyau, il est impossible pour eux de se reproduire par mitose et de se répliquer eux-mêmes. L’organisme doit donc conserver tout au long de sa vie des cellules souches nommées hémocytoblastes. La moelle osseuse rouge est le lieu de conservation des hémocytoblastes où seront produits les globules rouges. Les côtes, les vertèbres, le sternum et le bassin sont les principaux lieux de production.

Cette production de globules rouges est stimulée par une hormone sécrétée par les reins lorsque les tissus ne reçoivent pas suffisamment d’oxygène. On appelle érythropoïétine (EPO) cette hormone. Injectée artificiellement aux athlètes, cette hormone est utilisée à titre de produit dopant, et ce afin d’augmenter la capacité de transport d’oxygène aux muscles et par conséquent, d’améliorer l’endurance à l’effort.

Les globules blancs (leucocytes)

On compte environ 4 à 11 x 109 leucocytes par litre de sang. Ces derniers représentent seulement 1 % du volume sanguin. On dénote principalement cinq sortes de leucocytes : les monocytes, les granulocytes neutrophiles, les granulocytes basophiles, les granulocytes éosinophiles et les lymphocytes. Malgré leurs différences, ces cellules possèdent toutes la même fonction : la défense de l’organisme contre les infections. Afin de reconnaître les intrus, les leucocytes devront identifier les antigènes que les bactéries et les virus portent à leur surface.

Les monocytes

Les monocytes sont les plus grosses cellules retrouvées dans le sang. Ce sont ces cellules qui évolueront éventuellement en macrophages. Elles défendent l’organisme en se nourrissant des bactéries et des débris par phagocytose. La phagocytose permet à une cellule de créer une extension de sa paroi, créant ainsi un pseudopode qui enrobera par exemple la bactérie dans une nouvelle vacuole où elle pourra être digérée. Les monocytes se retrouvent souvent dans le système lymphatique.

Les granulocytes

Comme les granulocytes ne ciblent pas un seul antigène, on les dit non spécifiques. On parle alors d’immunité innée. De plus, comme leur nom l’indique, les granulocytes sont en mesure de libérer des granules dans le tissu qu’ils occupent afin de limiter l’inflammation du site d’infection. On dit de ces granules qu’elles sont exocytées lorsqu’elles sont déversées hors de la cellule.

Les granulocytes neutrophiles ont sensiblement le même rôle que les monocytes et procèdent aussi par phagocytose.

Les granulocytes basophiles sont responsables de la libération de l’histamine. L’objectif est d’attirer d’autres globules blancs et de déclencher ainsi une réaction inflammatoire. Ce sont d’ailleurs ces histamines qui sont impliquées dans les réactions allergiques provoquées par une hypersensibilité du système immunitaire. Les médicaments antihistaminiques agissent en prévention, en empêchant leur libération.

Les granulocytes éosinophiles agissent un peu comme antagonistes aux granulocytes basophiles en sécrétant des substances qui limitent l’action de l’histamine. Leur mécanisme de destruction des intrus (bactéries, virus et parasites) n’utilise cependant pas la phagocytose. En effet, une fois qu’elles se sont liées à leur cible, ces cellules déversent des granules au contenu enzymatique qui digérera les intrus et les détruira.

Les lymphocytes

Enfin, les lymphocytes ne sont habituellement pas actifs dans le sang, mais y transitent. On en distingue deux types: les lymphocytes B (les bursocytes) et les lymphocytes T (les thymocytes).

Les lymphocytes B

Les lymphocytes B achèveront leur maturation au niveau de la moelle osseuse, où ils deviendront « immunocompétents ». Ce sont eux qui sont en mesure de produire les anticorps, c’est-à-dire les protéines qui reconnaissent les antigènes étrangers. Ces anticorps seront développés à mesure que les autres globules blancs leur présenteront les antigènes étrangers. C’est d’ailleurs le principe d’un vaccin : on injecte les antigènes d’une maladie afin que les lymphocytes B produisent de façon préventive les anticorps. Suite à cette injection ou suite à une infection, des lymphocytes B mémoires seront alors développés. Il en résultera une réponse beaucoup plus rapide lors d’une prochaine infection similaire. Lorsqu’un lymphocyte B est activé par un antigène et qu’il produit l’anticorps correspondant, on le nomme plasmocyte. Les lymphocytes B offrent donc une réponse immunitaire spécifique, contrairement aux granulocytes. On parle alors d’immunité acquise.

Les lymphocytes T

Quant à eux, les lymphocytes T deviendront matures au niveau du thymus où ils apprendront à reconnaître les bonnes cellules.

L’immunité cellulaire est leur principal rôle, c’est-à-dire qu’ils s’attaqueront aux cellules comme les bactéries et les cellules cancéreuses.

Il existe plusieurs types de lymphocytes T qui participeront à la destruction des cellules infectieuses. D’abord, certains lymphocytes T (lymphocytes tueurs) sont cytotoxiques puisqu’ils libèrent une toxine, la perforine, qui tue les cellules indésirables en perforant leur membrane. D’autres (lymphocytes sécréteurs) agissent comme intermédiaires en proliférant au contact des antigènes étrangers et en activant d’autres lymphocytes qui auront une réponse plus directe. Il existe aussi des lymphocytes spécialisés pour mettre fin à la réponse immunitaire (lymphocytes suppresseurs). Enfin, d’autres (lymphocytes régulateurs) permettent de prévenir l’action des lymphocytes auto-immuns qui pourraient s’attaquer à son propre organisme.

Les plaquettes

Même si les plaquettes ne sont pas réellement des cellules, mais plutôt des fragments sans noyau de cellules de la moelle osseuse, elles ont tout de même un rôle fondamental : elles interviennent dans le processus de la coagulation.

Ce mécanisme permet au corps de ne pas perdre tout son sang lorsqu’une brèche survient dans le système sanguin. Les fibrinogènes, des protéines présentes dans le plasma, sont recrutées au site de coupure et devront être activées en fibrine pour former un caillot. Cette activation est notamment déclenchée par les plaquettes sanguines.

L’hémophilie est une maladie héréditaire qui ne permet pas au sang de coaguler. En effet, les gens souffrant de cette maladie sont en déficit de l’un des facteurs de coagulation qui permet la formation d’un caillot.

D’autres troubles de coagulation, que l’on retrouve chez les personnes ayant des maladies cardiovasculaires, provoquent des accumulations de plaquettes et de fibrines, ce qui entraîne la formation d’un caillot qui peut bloquer des artères ou des veines. On nomme ces caillots des thrombus. Ils peuvent provoquer des nécroses, des arrêts cardiaques et des ACV.

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