💉 Fonctions du sang en lien avec la pluricellularité

Introduction

Le sang est tout d'abord un transporteur. On sait qu'il transporte du CO2/O2, des anticorps, des hormones. Il y a donc transport de matière (nutriments, gaz, tout ce qui doit être réparti de manière équitable dans l'organisme), de la communication avec des messagers et des défenses immunitaires. Il y a également un refroidissement via la conduction.

En quoi les différents composants du sang lui permettent d'assurer ses fonctionnalités indispensables au développement et à la survie de l'individu ?

Fonctions de transport

Distribution des gaz respiratoires

L'hémoglobine a pour première fonction de transporter le dioxygène des poumons aux organes pour leur assurer la respiration cellulaire.

Rappel

L'O2 est nécessaire aux mitochondries pour réaliser des ATP.

L'hémoglobine récupère l'O2 dissous dans le sang (souvent au niveau des poumons → alvéoles pulmonaires, là où la pression est la plus forte), pour le transporter aux cellules proches des tissus. Pas besoin de canaux, la loi de Fick suffit pour que l'oxygène traverse les membranes (voir chapitres 1 & 2 bloc 4 L1).

Si on regarde les quantités dissoutes dans le sang, l'hémoglobine aide BEAUCOUP à transporter l'oxygène.

mL/100mL de Sang	Sang Oxygéné	Sang Désoxygéné
Quantité totale d'O2 transportée	20.3	15.5
O2 dissous	0.3	0.1
O2 combiné (Hb)	20	15.4

mL/100mL de Sang	Sang Oxygéné	Sang Désoxygéné
Quantité totale de CO2 transportée	48.3	52
Dissous dans le plasma	1.6	1.8
Dissous dans l'hématie	0.8	0.9
Combiné sous forme de (HCO_3) plasma	34.2	36.3
Combiné sous forme de (HCO_3) hématie	9.6	9.9
Hb hématie	2.2	3.1

Warning

Le CO2 dans le sang entraîne la création de molécules de H+ et HCO3-

$$C{O}_2+H_{2}O⟺(H_{2}C{O}_3{)}_{aq}⟺(H^{+}{)}_{aq}+(HC{O}_3^{-}{)}_{aq}$$

Le H+ est très acide donc dangereux pour le sang.

Dans le plasma, une enzyme anhydrase carbonique catalyse la réaction 1 dans les deux sens (H2CO3) pour la rendre beaucoup plus rapide. Pour éviter l'acidification (H2CO3-instable donc conversion rapide), la molécule est dissoute dans l'hématie pour la dégager hors du sang.

L'hémoglobine fait partie du groupement prosthétique M (groupement non protéique associé à une protéine). Quatre sections M (aussi appelées protomères)

Le dioxyde de carbone ne se fixe pas sur le fer (donc M) mais sur la fin de la chaîne protéique, donc pas en compétition directe avec le dioxygène.

Voir TD pour allostérie de l'hémoglobine & graphs

La forme tendue/relâchée de l'hémoglobine permet cette allostérie. On a vu l'année dernière qu'elle est en partie due à sa structure quaternaire.

Un dioxygène perdu/gagné permet de changer de forme et d’entraîner les autres dioxygènes à s'attacher/se retirer.

Plus la température augmente, plus l'affinité HbO2 diminue. D'où problème pendant les activités sportives. Le pH fait également diminuer (ou augmenter si le pH augmente)

Rappel d'au-dessus : le H+ fait augmenter l'acidité donc diminue le pH donc diminue l'affinité de l'O2

Effet de BOHR à décrire

Le sang transporte donc mieux le dioxyde de carbone quand il est désoxygéné (voir graphs). C'est ce qu'on appelle effet Haldane. L'Hb, désoxy-hémoglobine (hémoglobine sans O2) a une affinité supérieure que l'oxy-hémoglobine (l'affinité n'est pas nulle mais presque).

Équipement protéique transport de gaz.

Rappel Hématie

Cellules biconcaves avec amincissement au milieu donc plus efficaces

Cellules plus abondantes du sang

Déformabilité réversible qui permet de se faufiler dans les petits capillaires

L'équipement protéique au sein de la cellule permet

Voir Eléa, chlorure shift, effet hamburger

L'anhydrase carbonique permet la réaction (rapide) de H2CO3 vers CO2 vers les alvéoles pour expulser le CO2. L'enzyme est donc disponible dans le sang. Mais elle catalyse dans les deux sens

Forme relâchée vers tendue

Protéines effet tampon pour aspirer des H+ et faire tampon sur l'acidification

BILAN

1. L'hémoglobine (structure et fonctionnement): molécule de transport qui assure les gaz (O2 et CO2) et sans elle inefficace

2. Quantité de transporteurs, aka d'hémoglobines, limite la quantité de dioxygène transportable. Relier la concentration de globules rouges, diverses anémies à cette diminution de capacité du sang à transporter de l'O2 et donc essoufflement et tt

3. La quantité de gaz échangée est largement modulable dans l'organisme. Contrôle possible de variations par la convection, mise en route du fluide, mais aussi convection de l'air

Transport des nutriments

Transport de glucose, acides gras et acides aminés pour les amener où il faut. Le glucose et les acides gras dans le sang, les acides aminés dans la lymphe.

Perméases GLUT : transport passif dans le sens du gradient de concentration

• Exemple : GLUT4 dans certains tissus sensibles à l’insuline Passage du sang veineux par le foie (veine porte hépatique) :

• Le foie sert de plateforme métabolique centrale

• Transformation et mise en réserve de certains nutriments (glucides, acides aminés, vitamines)

Transports de déchets

Certaines protéines défectueuses ou plus utiles sont déversées dans le sang

Si trop de protéines dans le sang, cela veut dire qu'un truc marche pas très bien

Dangereux car remplit la concentration d'acides aminés.

Filtration du sang, ultrafiltration, avec désabsorption de l'eau puis réabsorption partielle. Filtration des nutriments, H2O, Sels (type lactate) réabsorbés partiellement. Urée dégagée complètement, et Sels, H2O en partie envoyés dans l'urée

Néoglucogenèse : reformation de glucose dans le foie réinjecté dans le sang ou stocké sous forme de glycogène

Fonctions de communications

Le sang est également utilisé comme médium de communication entre les organes. On va parler dans cette partie principalement de communication hormonale.

Il faut distinguer Glandes endocrines (organes types hypophyse, hypothalamus, qui sont spécialisés dans la production d'hormones) et les organes types cœur ou intestin qui produisent des hormones en tant que fonction secondaire et souvent pour but local

Certains organes n'ont qu'un seul récepteur hormonal, d'autres beaucoup (ex: gonades).

Hormones :

• croissance
• diff sexuelle
• métabolisme
  • glycémie
  • pression artérielle

endocrines: sécrétion directe dans le sang, sans canaux exocrines: sécrétion à l'extérieur (souvent), avec canaux

Les hormones existent sous différents groupes :

• peptides
• protéines (insuline)
• stéroïdes (œstrogène, testostérone)
• acides aminés chelous

Les mêmes hormones peuvent déclencher différents types de réactions même avec le même récepteur. Le protéome, les enzymes dans la cellule font des actions différentes. Et il est aussi possible d'avoir des récepteurs différents

L'adrénaline peut diminuer/augmenter le diamètre et donc influencer l'absorption d'O2.

Fonctions immunitaires

Il y a beaucoup de composants imunnitaire dans le corps humain. Les réactions ont lieu au niveau de organe, des cellule, et des molécule. Nous ne verrons qu'une partie cette année.

On veut éviter la Septicemie : présence de micro-organismes dans le sang. D'abord, il y a les protections physiques (type la peau). Ensuite, certaines cellules forment un filtre à pH élevé/faible. Il y a également une barrière biologique qui accepte ce pH.

Réaction inflamatoire

Pour que la réaction puisse ce produire, la molécule doit être connu et pouvoir être combattu par le corps humain.

Voir le TP complet.

La détection se fait via différent récepteurs immunitaires dont les granulocytes. Cellules sentinelles. Toujours présentes dans les tissues. Ils possèdent des TLR/PLR qui leurs permettent de détecter certaines catégories d'agents pathogènes.

La réaction face à un virus est la suivante

• Reconnaissance des récepteurs cellulaires préexistants situés à la surface (TLR2, TLR4) ou dans les endosomes (TLR3, TLR7, TLR8, TLR9) reconnaissent des motifs viraux déjà connus (protéines d'enveloppe, ARN simple brin, ADN viral).
• Transduction du signal : cette liaison active des protéines adaptatrices intracellulaires (MyD88, TRIF) qui recrutent des cascades enzymatiques (IRAK, TRAF, complexe IKK, TBK1).
• Réponse nucléaire : les facteurs de transcription activés (NF-κB, IRF3, IRF7) migrent dans le noyau pour déclencher l'expression de cytokines pro-inflammatoires (IL-1β, TNF-α, IL-6...) et d'interférons (IFN de type I et III) afin de neutraliser l'infection.

Phagocytose

Tout ce qui peut faire la phagocytose font la phagocytoses : Granulocyte, Cellules Macrophages et cellules dendritiques.

Réparations

La plupart du temps, la plaie est comblée entièrement et il n'y a aucune trace d'agression.