LE SANG
Le
sang des Vertébrés est considéré comme un tissu conjonctif contenant plusieurs
types de cellules en suspension dans une matrice liquide appelée plasma. Le
corps humain moyen contient de 4 à 6 L de sang. Lorsqu'on prélève un
échantillon de sang, on peut séparer les cellules du plasma en centrifugeant le
sang total. (Il faut ajouter un anticoagulant pour éviter que le sang ne
coagule.) Les cellules du sang (ou éléments figurés), qui occupent
environ 45 % du volume sanguin, se déposent au fond de l'éprouvette et forment
un dense culot rouge. Le plasma, plutôt transparent et de couleur jaune paille,
constitue le surnageant
.
Composé à 90 % d'eau, le plasma sanguin contient une grande variété de solutés
en solution aqueuse. Parmi ces solutés, on trouve des sels inorganiques,
parfois appelés électrolytes, présents dans le plasma sous forme d'ions
dissous. La concentration totale de ces ions est un facteur important dans le
maintien de l'équilibre osmotique du sang et du liquide interstitiel. Certains
ions ont également un effet tampon qui contribue à maintenir le pH du sang,
lequel se situe entre 7,35 et 7,45 chez les Humains. De plus, le bon
fonctionnement des muscles et des nerfs dépend de la concentration des
principaux ions dans le liquide interstitiel, laquelle reflète celle du plasma.
Par un mécanisme homéostatique, les reins maintiennent les électrolytes du
plasma à des concentrations précises.
Les
protéines constituent une autre classe importante de solutés plasmatiques.
Ensemble, elles ont un effet tampon qui contribue à maintenir le pH, à
équilibrer la pression osmotique et à conférer au sang sa viscosité
(consistance). Les divers types de protéines plasmatiques possèdent également
des fonctions spécifiques. Certaines d'entre elles servent au transport des
lipides, lesquels Sont insolubles dans l'eau: elles se lient aux lipides pour
leur permettre de circuler dans le sang. Un autre type de protéines, les
immunoglobulines, sont les anticorps qui aident à détruire les Virus et autres
agents étrangers qui s'insinuent dans l'organisme. Un autre type de protéines
plasmatiques, appelé fibrinogène, est un facteur de coagulation qui contribue à
colmater les fuites lorsqu'un vaisseau sanguin subit une lésion. Le plasma
sanguin auquel on a enlevé les facteurs de coagulation s'appelle sérum.
Le
plasma contient également différentes substances en transit, qui utilisent le
sang pour se déplacer d'une partie de l'organisme à une autre: ce sont, par
exemple, les nutriments, les déchets métaboliques, les gaz respiratoires et les
hormones. Le plasma sanguin et le liquide interstitiel ont une composition
semblable, sauf que le plasma contient beaucoup plus de protéines que le liquide
interstitiel (rappelez-vous que la paroi des capillaires n'est pas très
perméable aux protéines).
Cellules sanguines
Trois types de cellules sont
en suspension dans le plasma sanguin: les globules rouges (érythrocytes), dont
la fonction consiste à transporter le dioxygène; les globules blancs
(leucocytes), qui constituent un des moyens de défense de l'organisme; et les
plaquettes, qui jouent un rôle dans la coagulation du sang.
Érythrocytes
Les
globules rouges, ou érythrocytes, sont de loin les cellules sanguines les
plus nombreuses. Chaque litre de sang humain contient de 4 à 6 billions de
globules rouges.
La structure d'un érythrocyte
offre un autre exemple de la corrélation entre la structure et la fonction. Un
érythrocyte humain a la forme d'un disque biconcave, plus mince en son centre
qu'à ses extrémités. Les érythrocytes de Mammifères sont anucléés (dépourvus de
noyau), une caractéristique inhabituelle pour des cellules vivantes (les autres
classes de Vertébrés possèdent des érythrocytes nucléés). De plus, les
érythrocytes ne possèdent pas de mitochondries et produisent leur ATP
exclusivement au moyen d'un métabolisme anaérobie. Comme les érythrocytes
servent principalement à transporter le dioxygène, ils ne seraient pas très
efficaces s'ils avaient un métabolisme aérobie consommant le dioxygène en
transit. Les érythrocytes ont aussi une petite taille qui convient bien à leur
fonction. Pour que le dioxygène soit transporté, il doit diffuser à travers les
membranes plasmiques des érythrocytes. Or, dans un volume de sang donné, plus
les globules sont petits, plus ils sont nombreux, et plus la surface totale de
membrane plasmique est grande. La forme biconcave des érythrocytes accroît
également la surface d'échange.
Un érythrocyte, si petit
soit-il, renferme environ 250 millions de molécules d'hémoglobine, une
protéine qui contient du fer. Lorsque le sang passe dans les lits capillaires
des poumons, des branchies ou des autres organes respiratoires, le dioxygène
diffuse dans les érythrocytes et l'hémoglobine fixe le dioxygène. Ce processus
s'inverse dans les capillaires de la circulation systémique, où l'hémoglobine
libère son chargement de dioxygène.
Les érythrocytes sont
fabriqués dans la moelle osseuse rouge, principalement dans les côtes, les
vertèbres, le corps du sternum et le bassin. Dans la moelle se trouvent les
hémocytoblastes, c'est-à-dire les cellules souches multipotentielles qui
peuvent donner naissance à n'importe quel type de cellule sanguine. La
production de globules rouges dépend d'un mécanisme de rétro-inhibition sensible
à la concentration de dioxygène qui atteint les tissus par l'intermédiaire du
sang. Si les tissus ne reçoivent pas assez de dioxygène, le rein sécrète une
hormone appelée érythropoïétine qui stimule la production d'érythrocytes
dans la moelle osseuse. Inversement, un apport de dioxygène excessif réduira la
sécrétion d'érythropoïétine et ralentira la production d'érythrocytes. En
moyenne, les érythrocytes circulent pendant trois à quatre mois avant d'être
détruits par des phagocytes situés principalement dans le foie. L’hémoglobine
se dégrade, et les acides aminés qu'elle contenait sont incorporés dans d'autres
protéines élaborées dans le foie. La moelle osseuse récupère une bonne partie
du fer de l'hémoglobine et le réutilise pour produire des érythrocytes.
Leucocytes
Il existe cinq principaux types de globules blancs, ou leucocytes: les monocytes, les granulocytes neutrophiles, les granulocytes basophiles, les granulocytes éosinophiles et les lymphocytes. Leur fonction consiste à lutter contre les infections de diverses façons. Par exemple, les monocytes et les granulocytes neutrophiles sont des phagocytes qui ingèrent les Bactéries et les débris de nos cellules mortes. Certains lymphocytes donnent naissance aux cellules productrices d'anticorps, les protéines plasmatiques, qui réagissent contre les substances étrangères. Les leucocytes que nous voyons dans le sang sont en transit. En effet, les leucocytes passent la majeure partie de leur temps hors du système circulatoire, et patrouillent dans le liquide interstitiel où se déroulent la plupart des luttes contre les agents pathogènes. Les ganglions lymphatiques renferment également de nombreux leucocytes .
Les leucocytes sont fabriqués
dans la moelle osseuse à partir des hémocytoblastes, qui peuvent également se
différencier en érythrocytes. Certains lymphocytes quittent la moelle pour
atteindre la maturité dans la rate, le thymus, les amygdales, les follicules
lymphatiques du tube digestif et les ganglions lymphatiques, soit les organes
lymphatiques. Normalement, un litre de sang humain contient environ 4 x 11 x 10E9
leucocytes, mais ce nombre augmente dès que l'organisme combat une infection.
Plaquettes
Les
plaquettes ne sont pas des cellules à proprement parler, mais des
fragments de cellules de 2 à 4 micromètres de diamètre. Elles ne
possèdent pas de noyau et résultent de la fragmentation du cytoplasme de
cellules géantes dans la moelle osseuse. Une fois élaborées, les plaquettes
pénètrent dans la circulation sanguine et interviennent dans l'important
mécanisme de la coagulation.
Coagulation
De temps à autre, il nous
arrive de nous couper ou de nous égratigner. Toutefois, nous ne perdons pas
tout notre sang, car ce dernier contient un matériau adhésif qui colmate les
vaisseaux lésés. Ce matériau est toujours présent dans notre sang sous forme
inactive appelée fibrinogène. Un caillot ne se constitue que lorsque
cette protéine plasmatique est transformée en sa forme active, la fibrine,
laquelle s'agglutine en filaments composant le caillot. Le mécanisme de la
coagulation commence habituellement quand les plaquettes libèrent des facteurs
de coagulation et se déroule en une chaîne de réactions complexe qui transforme
finalement la fibrinogène en fibrine (figure 38.15). On a découvert jusqu'à
présent plus d'une douzaine de facteurs de coagulation, mais on ne comprend pas
encore le mécanisme exact de la coagulation. L’hémophilie, une maladie
héréditaire caractérisée par un saignement excessif provoqué par la moindre
coupure ou blessure, est causée par l'absence d'un des facteurs de la
coagulation.
En temps normal, les facteurs
anticoagulants du sang empêchent la coagulation spontanée en l'absence de
lésion. Quelquefois, cependant, des amas de plaquettes et la fibrine coagulent
dans un vaisseau sanguin et bloquent la circulation du sang. Ce genre de
caillot est appelé thrombus. Les personnes atteintes d'une maladie
cardiovasculaire deviennent plus sujettes que d'autres à la form,ation d'un
thrombus.
MALADIES
CARDIOVASCULAIRES
Plus de la moitié des décès aux États-Unis sont provoqués par les maladies cardiovasculaires, c'est-à-dire des affections qui touchent le cœur et les vaisseaux sanguins. Le plus souvent, la phase ultime d'une maladie cardiovasculaire se manifeste soit par une crise cardiaque, soit par un accident vasculaire cérébral. Ces accidents sont souvent associés à un thrombus, un caillot de sang qui bouche une artère principale. Si le thrombus bloque une des artères coronaires qui acheminent le sang au muscle cardiaque, une crise cardiaque se produit. Un thrombus qui cause une crise cardiaque peut se former dans l'artère coronaire même, ou se développer ailleurs dans le système circulatoire et atteindre une artère coronaire par voie sanguine. Un tel caillot mobile est appelé embole. Un embole circule jusqu'à ce qu'il reste bloqué dans une artère trop petite pour permettre son passage. Le tissu musculaire cardiaque en aval de l'obstruction peut mourir. Si la lésion se trouve à un endroit où , elle interrompt la conduction des influx électriques dans le muscle cardiaque, le cœur peut se mettre à battre de façon irrégulière (arythmie) voire s'arrêter. (Toutefois, la victime peut survivre si on rétablit le rythme cardiaque par réanimation cardiorespiratoire ou toute autre intervention d'urgence dans les minutes qui suivent la crise.)
De la même façon, de nombreux
accidents vasculaires cérébraux sont associés à un thrombus ou à un embole qui
bloque une artère du cerveau. Le tissu cérébral alimenté par cette artère
meurt. Les effets de l'accident vasculaire cérébral et les chances de survie de
la personne dépendent de l'ampleur et du siège de la lésion.
Malgré le caractère subit d'une crise cardiaque ou d'un accident vasculaire cérébral, le fait est que les artères de la plupart des victimes se détériorent d'abord graduellement à cause d'une maladie chronique appelée athérosclérose. L’athérosclérose augmente considérablement le risque d'occlusion artérielle par un caillot sanguin. Au cours du développement de cette maladie cardiovasculaire, des dépôts lipidiques appelés athéromes se forment sur la tunique interne des artères et rétrécissent le calibre des vaisseaux. Un athérome se constitue lorsque des lipides s'introduisent dans une matrice anormalement épaisse de muscle lisse. Dans certains cas, les athéromes durcissent à cause de dépôts de calcium, ce qui provoque une forme d'athérosclérose appelée artériosclérose ou plus communément, durcissement des artères. Un embole a plus de chances de rester bloqué dans un vaisseau rétr