Diffusion et globules rouges

Par le Dr Catherine Shaffer, Ph.D.Révisé par Chloe Barnett, BSc

Les animaux respirent de l’oxygène, après quoi il doit être acheminé vers tous les organes du corps. Ce processus fait intervenir les globules rouges et la diffusion.

Crédit : eyeretina/Shuttertstock.com

Globules rouges

Les globules rouges (GR) sont un type de cellules sanguines dont le rôle est de transporter l’oxygène des poumons vers les tissus périphériques du corps. L’oxygène diffuse des alvéoles des poumons vers les GR, où il se lie à l’hémoglobine. Une molécule d’hémoglobine peut lier quatre molécules d’oxygène (O2).

La pression partielle de l’oxygène détermine l’affinité de l’hémoglobine pour l’oxygène. Dans les poumons, la pression partielle de l’oxygène est élevée, et l’hémoglobine a une grande affinité pour l’oxygène. Dans les autres tissus, la pression partielle de l’oxygène est plus faible, et l’hémoglobine libère ses molécules d’oxygène.

Cette différence d’affinités est importante pour que l’oxygène soit acheminé là où il est nécessaire. Les globules rouges ont la forme d’un disque aplati, générant une large surface pour la diffusion de l’oxygène. Comme leur seul but est de transporter l’oxygène dans tout le corps, ils sont dépourvus de nombreuses structures cellulaires typiques, notamment un noyau.

Hémoglobine

Les globules rouges sont remplis d’hémoglobine. L’hémoglobine est une protéine globulaire composée de quatre chaînes polypeptidiques avec un groupe de liaison au fer appelé hème sur chaque chaîne. Le groupe hème a une affinité pour l’oxygène et, en présence d’oxygène, l’hémoglobine est rouge, mais en l’absence d’oxygène, elle est bleuâtre. L’hémoglobine lie également le dioxyde de carbone résiduel pour son retour dans les poumons, mais cela ne se produit pas sur son site de liaison à l’hème.

Hémoglobine fœtale

Un fœtus en développement reçoit de l’oxygène par l’intermédiaire de l’approvisionnement en sang de la mère. L’hémoglobine fœtale a une plus grande affinité pour l’oxygène que le sang maternel, afin que l’oxygène soit transféré avec succès des globules rouges maternels aux globules rouges fœtaux en passant par le placenta.

La raison pour laquelle l’hémoglobine fœtale a une plus grande affinité pour l’oxygène est qu’elle n’a pas la capacité d’interagir avec le 2,3-bisphosphoglycérate (2,3-BPG), qui dans les cellules adultes réduit l’affinité pour l’oxygène. La différence est due à un seul changement d’acide aminé dans la poche de liaison du 2,3-BPG.

Diffusion dans les GR

Le taux auquel les GR peuvent échanger l’oxygène et le dioxyde de carbone est une mesure de la forme physique des cellules. Afin d’échanger les gaz, les cellules subissent un certain nombre d’étapes, notamment la perméation du gaz à travers la membrane cellulaire et la fixation de l’hémoglobine. Dans le cas du CO2, les molécules sont converties en ions HCO3- et en ions H+.

Les ions HCO3- sont transportés par l’échangeur d’anions, AE1, et les ions H+ sont tamponnés par l’hémoglobine. La diffusion cytoplasmique à l’intérieur de la cellule relie tous ces processus. L’efficacité de l’échange gazeux dépend du transport membranaire facilité par les protéines, y compris le transport des ions HCO3- par AE1 et la perméation gazeuse assistée par les protéines membranaires.

La forme aplatie des GR est censée faciliter l’échange gazeux en augmentant le rapport surface/volume et en réduisant la longueur du chemin pour la diffusion cytoplasmique, et donc en réduisant les retards introduits par la diffusion cytoplasmique. Cependant, ces avantages se sont révélés modestes.

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Écrit par

Dr Catherine Shaffer

Catherine Shaffer est une rédactrice indépendante spécialisée dans les sciences et la santé, originaire du Michigan. Elle a écrit pour une grande variété de publications commerciales et grand public sur des sujets liés aux sciences de la vie, notamment dans le domaine de la découverte et du développement de médicaments. Elle est titulaire d’un doctorat en chimie biologique et a commencé sa carrière comme chercheuse en laboratoire avant de se tourner vers la rédaction scientifique. Elle écrit et publie également de la fiction et, pendant son temps libre, elle aime faire du yoga, du vélo et s’occuper de ses animaux de compagnie.

Citations

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