SANG Composition et propriétés

Coagulation

La coagulation représente le passage de l'état liquide à l'état de gel, lié à la constitution d'un caillot. Ce changement d'état physique est dû à la transformation du fibrinogène, protéine soluble, en fibrine insoluble. Celle-ci, organisée en réseau, constitue l'armature du caillot dont la rétraction laisse exsuder le sérum. Cette transformation du fibrinogène en fibrine se fait sous l'action d'une enzyme protéolytique, la thrombine. Celle-ci provient de l'activation de la molécule de prothrombine, aboutissement d'une chaîne de réactions enzymatiques déclenchées par le contact du sang avec une surface non endothélialisée (un tube d'expérience ou une blessure vasculaire, par exemple) ou par l'action de sucs tissulaires. La formation de la thrombine au cours de la coagulation est en équilibre avec un système inhibiteur dont la pièce maîtresse est l'héparine que produit le foie, associée à un cofacteur, l'antithrombine III et qui permet de limiter la coagulation au lieu même de l'organisme où elle est utile. Outre les protéines plasmatiques de la coagulation, au nombre de dix, le processus nécessite des phospholipides plaquettaires ou tissulaires et l'ion calcium (cf. hémorragies, fig. 1). En effet, le sang recueilli dans un tube ne coagule pas s'il est décalcifié dès le prélèvement ; l'absence de plaquettes ou d'un des facteurs plasmatiques de la coagulation entraîne une tendance au saignement. C'est le cas de l'hémophilie, liée à l'absence congénitale de l'un des facteurs de la coagulation.

La coagulation est suivie d'une dissolution du caillot de fibrine, la fibrinolyse, phénomène physiologique qui permet de restaurer la perméabilité vasculaire, et qui est sous la dépendance d'une enzyme protéolytique, la plasmine, formée à partir d'un précurseur plasmatique (le plasminogène). Cette enzyme dégrade la fibrine insoluble en petits fragments solubles (cf.  hémorragies, fig. 2).

Viscosité

Le sang constitue un liquide complexe, hétérogène, qui présente une viscosité propre. Celle-ci est une donnée essentielle des conditions de l'écoulement sanguin dans les vaisseaux du système circulatoire et surtout de la microcirculation dans les capillaires. Elle dépend, comme on le verra dans sang - Écoulement, de la concentration des éléments figurés et des protéines plasmatiques, de la déformabilité des globules rouges, de leur tendance à l'agrégation.

Sédimentation globulaire

La sédimentation globulaire représente la chute spontanée au fond d'un tube des globules rouges du sang recueilli sur un anticoagulant. Elle reflète la tendance des hématies à s'accoler en rouleaux dès que le sang est au repos (cf. sang - Écoulement). Cette tendance varie avec l'„atmosphère“ protéique, en particulier le taux des protides totaux et du fibrinogène. Son étude constitue un des moyens biologiques les plus simples et les plus fidèles dans le diagnostic et la surveillance d'un grand nombre d'affections.

Transport des gaz du sang

Dans les espèces animales les moins évoluées, les échanges gazeux sont assurés par diffusion dans des canaux aériens ou à travers la peau. En revanche, chez les espèces dont l'organisation est plus sophistiquée, ils le sont par un organe d'échange complexe (branchie ou poumon), un système vasculaire généralisé et un pigment respiratoire. Ce dernier est une acquisition fondamentale ; en effet, dans le capillaire pulmonaire de l'homme la quantité d'oxygène dissoute dans le plasma ne représente que le cinquantième de la quantité d'oxygène liée par l' hémoglobine ; si le sang était dépourvu d'hémoglobine, il faudrait 250 litres de sang pour assurer la totalité des échanges gazeux de l'organisme. L'inclusion de l'hémoglobine dans les hématies représente en outre un gain important : protégée par un système enzymatique, elle se conserve pendant les cent vingt jours de la survie du globule rouge où sa présence permet une viscosité sanguine bien moindre que celle qui est réalisée par une solution plasmatique de la même quantité du pigment.

L'hémoglobine est une molécule complexe, dont la structure est parfaitement connue (cf. hémoglobine, hémoglobinopathies, fer - Rôle biologique). Elle est présente au taux de 14 à 16 g pour 100 ml de sang chez l'homme normal. Ce pigment respiratoire peut se combiner avec différents gaz et assurer leur transport. L' oxyhémoglobine, association d'une molécule d'oxygène et d'hémoglobine, est capable de se dissocier de nouveau ; elle assume le transport de l'oxygène des poumons vers les tissus. À ce niveau, le gaz carbonique est pris en charge pour être transporté vers les poumons.

Transport de divers éléments

En plus des gaz du sang et des éléments figurés, le sang véhicule des éléments très divers, tels que les aliments dont ont besoin les cellules de l'organisme, dont les déchets sont évacués vers les organes d'excrétion. Il renferme aussi les hormones qu'il achemine de l'organe producteur aux organes cibles, les vitamines, les métaux, les drogues médicamenteuses. Les protéines jouent un rôle majeur dans cette fonction de transport, soit de façon peu spécifique (ainsi, l'albumine transporte aussi bien des déchets du métabolisme cellulaire, par exemple la bilirubine (fig. 2), que certains médicaments comme les drogues antivitamine K), soit de façon très spécifique (telles la sidérophiline pour le fer ou la transcobalamine pour la vitamine B₁₂).

Spécificité antigénique d'un individu

Le sang joue un rôle de premier plan tant dans la détermination de la spécificité d'espèce, face aux autres espèces animales, que dans celle de la particularité de l'individu à l'intérieur de l'espèce humaine : les globules rouges, porteurs d'un grand nombre de spécificités antigéniques, déterminent les systèmes de groupes sanguins si importants en transfusion sanguine (voir cet article) ; les leucocytes et les plaquettes sont porteurs des antigènes tissulaires d'histocompatibilité, essentiels dans la tolérance des homogreffes ; les groupes sériques des immunoglobulines, de l'haptoglobine, de la transferrine, par exemple, viennent encore compléter cette définition de l'individu (cf. sang - Identité et hérédité). La transmission génétique de ces différents caractères permet de les utiliser dans les recherches en exclusion de paternité et dans l'étude des mouvements de population.

Surtout, l'organisme reconnaît comme étranger tout antigène dont il n'est pas porteur et met en œuvre son système de défense immunitaire pour lutter contre ces éléments. Cela est valable aussi bien dans la défense contre l'infection que pour une greffe d'organe.

Le système de défense immunitaire

Le sang est la voie la plus facile pour étudier le système de défense immunitaire. Il existe schématiquement deux types d'immunité.

L'immunité humorale est liée à la synthèse d' anticorps dirigés contre l'antigène. Les anticorps sont des immunoglobulines dont il existe trois types principaux : IgG, IgA, IgM, sécrétés par des cellules spécialisées, les plasmocytes dérivés de certains lymphocytes. Ce type d'immunité peut être transmis par injection du sérum contenant les anticorps.

L'immunité cellulaire ne s'effectue pas par l'intermédiaire d'anticorps circulants ; elle peut être transmise par transfusion des petits lymphocytes sensibilisés ; l'ablation néonatale du thymus chez l'animal la supprime.

Dans ces deux voies différentes de l'immunité, les lymphocytes jouent un rôle prépondérant dans la reconnaissance de l'antigène (où le macrophage intervient également), dans la transmission de l'information aux cellules effectrices et dans la mise en mémoire d'un premier contact avec l'antigène.

Lutte contre l'infection

Le sang intervient de deux façons différentes pour combattre l'infection.

La phagocytose des germes par les polynucléaires représente un moyen de défense de première importance dans bon nombre d'infections : le polynucléaire, attiré vers le germe par chimiotactisme, l'englobe par phagocytose et le digère.

La mise en œuvre des défenses immunitaires donne une réaction de type humoral (anticorps antitétaniques) ou de type cellulaire (envers le bacille tuberculeux). Ce type de défense explique en outre, du fait de la mémoire antigénique, l'intérêt de la vaccination, d'une part, et la gravité des déficits de la fonction immunitaire, d'autre part.