Fiche explicative de la leçon: Composants du sang Biologie • Deuxième année secondaire

Dans cette fiche explicative, nous allons apprendre à décrire la structure et la fonction des principaux composants du sang.

Vous reconnaissez certainement le sang comme le liquide rouge qui coule de votre corps lorsque vous vous coupez accidentellement un doigt ou vous égratignez un genou, mais vous ne savez peut-être pas que votre sang est en fait une sorte de tissu conjonctif. Il est composé de différents types de cellules en suspension dans un milieu liquide que nous appelons plasma. Comme d’autres tissus, la fonction du sang est déterminée par les propriétés de ses composants. Le sang a de nombreuses fonctions, du transport des gaz au maintien de la température corporelle, qui est un objectif important de l'homéostasie. Nous en apprendrons plus sur les globules rouges, les globules blancs, les plaquettes et le plasma qui composent notre sang dans cette fiche explicative.

Le sang humain est un tissu conjonctif légèrement alcalin ou basique. Votre sang fait partie de votre système circulatoire. Le système circulatoire humain se compose du cœur ainsi que d’un réseau fermé de tubes de différentes tailles appelés vaisseaux sanguins. Les vaisseaux sanguins sont très ramifiés et sont présents dans chaque partie de votre corps. Le cœur est un organe musculaire qui pompe le sang à travers le vaste réseau de vaisseaux. Votre corps contient environ 5 à 6 litres de sang, qui circule constamment dans le système circulatoire. Le système circulatoire humain est illustré dans la figure 1.

Plus de la moitié du volume du sang se constitue de plasma. Le plasma sanguin est un liquide jaune servant à transporter les cellules sanguines, les nutriments comme le glucose, utilisé pour la respiration cellulaire, les déchets, comme l'urée, les électrolytes, les hormones et d'autres substances essentielles comme les enzymes et les anticorps, dans tout le corps à l'intérieur des vaisseaux sanguins.

Le plasma sanguin est constitué de d’eau. Il contient également des sels minéraux tels que les ions sodium et calcium, ainsi que des protéines telles que l’albumine, le fibrinogène et la globuline.

Si nous le séparons en ses composants, le sang est composé d’environ de globules rouges, environ de globules blancs et de plaquettes, et environ de plasma, comme le montre la figure 2.

Exemple 1: Rappeler les pourcentages des principaux composants sanguins

Le schéma donné illustre les pourcentages en moyenne des principaux composants du sang dans un échantillon. Quel composant est représenté par A ? 

Réponse

Cette figure illustre le sang dans un tube à essai. Le sang a été séparé en ses composants dans un laboratoire. Le sang est un tissu liquide constitué de quatre composants principaux. Il contient des globules rouges, aussi appelés érythrocytes, qui transportent l’oxygène. Les globules blancs sont chargés d’identifier et de combattre les agents pathogènes responsables de maladies. Les plaquettes sont des fragments cellulaires qui contrôlent la coagulation sanguine. Les caillots sanguins servent à réparer les vaisseaux sanguins endommagés, prévenir les saignements et empêcher les agents pathogènes de pénétrer dans le sang. Ces trois composants cellulaires sont en suspension dans un liquide jaune appelé plasma sanguin. Le plasma est fait principalement d’eau, mais il contient aussi des protéines, des ions et des nutriments comme le glucose. Il transporte également des déchets et des hormones d’un endroit à l’autre de l’organisme. Le plasma représente en terme de volume la plus grande partie du sang.

D’après ces informations et la figure, nous pouvons conclure que A correspond au plasma.

Les globules rouges sont le deuxième composant majoritaire du volume du sang. Le nom scientifique des globules rouges est érythrocytes. « Erythro- » est un préfixe qui signifie rouge et « -cyte » est un suffixe qui signifie cellule. Les globules rouges sont les cellules les plus nombreuses dans le sang. Il y a environ 5 milliards de globules rouges dans un seul millilitre de sang humain, soit 5 millions dans un millimètre cube ! 

Les globules rouges sont formés dans la moelle osseuse. La moelle osseuse est un tissu situé à l’intérieur des os. Il faut environ 7 jours pour qu’un globule rouge arrive à maturité complète. Une fois qu’il est mature, le globule rouge quitte la moelle osseuse et circule dans le sang pendant environ 100–120 jours, soit 3–4 mois. Les globules rouges vieillissants sont éliminés du sang et détruits par le foie et la rate. Les globules rouges sont produits en continu à un taux d’environ 2 millions de globules par seconde. Les vieux globules rouges meurent et sont éliminés au même rythme.

Les globules rouges sont des cellules hautement spécialisées et spécifiquement adaptées pour transporter l’oxygène des poumons aux cellules corporelles qui l’utilisent pour la respiration cellulaire.

Les globules rouges, ou GR en abrégé, possèdent plusieurs adaptations qui les rendent spécialisés à leur fonction : 

• Le cytoplasme des globules rouges est riche en une molécule appelée « hémoglobine ». L’hémoglobine est une protéine qui contient du fer. Le fer se lie aux molécules d’oxygène qui diffusent dans le sang à partir des poumons. L’hémoglobine donne aussi aux globules rouges leur couleur.
• Les globules rouges matures ne possèdent pas de noyau ni la plupart des autres organites. Cela laisse plus de place pour l’hémoglobine et donne à la cellule une forme distincte.
• Les globules rouges ont la forme d’un disque aplati avec des incurvations de chaque côté. Cette forme est appelée « biconcave ». « Bi- » est un préfixe qui signifie « deux » et « concave » signifie « creux » ou « arrondi vers l’intérieur ». La forme biconcave permet à l’oxygène de diffuser efficacement dans le cytoplasme de la cellule puisque la surface de la cellule est grande par rapport au volume intérieur. Cela facilite également la circulation des cellules à travers les vaisseaux sanguins.

L’oxygène diffuse des poumons vers le cytoplasme des globules rouges, où il se lie à l’hémoglobine pour former l’oxyhémoglobine. L’oxygène est transporté et distribué aux tissus corporels où il est utilisé pour la respiration cellulaire. Le dioxyde de carbone, un sous-produit de la respiration cellulaire, est échangé contre de l’oxygène. Le dioxyde de carbone diffuse dans le cytoplasme des globules rouges où il se lie à l’hémoglobine pour former la carbaminohémoglobine. Les globules rouges transportent le dioxyde de carbone vers les poumons, d’où il est excrété. La structure d’un globule rouge est illustrée dans la figure 3.

Exemple 2: Décrire la forme des globules rouges et expliquer son utilité

Le schéma donné montre plusieurs globules rouges normaux dans un vaisseau sanguin.

1. Quel terme scientifique décrit le mieux la forme d’un globule rouge mature ? 
   1. biconcave
   2. circulaire
   3. biconvexe
   4. convexe
2. Pourquoi un globule rouge a-t-il cette forme ? 
   1. Pour diminuer la surface, ce qui restreint le volume d’oxygène perdu de la cellule.
   2. Pour fournir une grande surface afin de transporter activement l’oxygène à l’intérieur et à l’extérieur de la cellule.
   3. Pour augmenter la surface disponible, afin que davantage d’oxygène puisse diffuser à l’intérieur et à l’extérieur de la cellule.
   4. Pour augmenter le volume de la cellule, afin de pouvoir transporter davantage de matériel génétique dans le corps.

Réponse

Partie 1

Sur la photo fournie avec la question, on voit que les globules rouges sont aplatis, en forme de disque avec des incurvations de chaque côté. Une surface creuse est parfois qualifiée de « concave », et « bi- » est un préfixe qui signifie « deux ».

Ainsi, cette forme est communément appelée par les scientifiques « biconcave ».

Partie 2

Pour illustrer la réponse à la deuxième partie de cette question, voici une coupe transversale d'une cellule de forme ronde comparée à celle d’un globule rouge humain de forme biconcave typique.

Les globules rouges ont pour fonction de transporter l’oxygène des poumons aux cellules corporelles. Le cytoplasme des globules rouges contient une protéine appelée hémoglobine, capable de transporter efficacement l’oxygène. Cependant, l’oxygène doit diffuser dans le cytoplasme de la cellule pour entrer en contact avec l’hémoglobine. Vous pouvez voir dans la coupe transversale de la cellule ronde que l’oxygène a du mal à diffuser jusqu'au centre de la cellule. En effet, la surface de la cellule, comparée au volume intérieur, est très petite, et la cellule est donc moins efficace au transport de l'oxygène. En revanche, la coupe transversale de la cellule biconcave montre que l'oxygène peut diffuser dans tout le cytoplasme de la cellule, et entre ainsi en contact avec toute l'hémoglobine. Cette cellule a une surface plus grande par rapport au volume de cytoplasme qu'elle contient et est beaucoup plus efficace pour transporter l'oxygène.

Par conséquent, la bonne réponse est « pour augmenter la surface disponible, afin que davantage d’oxygène puisse diffuser à l’intérieur et à l’extérieur de la cellule ».

Le composant sanguin suivant que nous allons étudier est les globules blancs. Les globules blancs sont aussi appelés leucocytes. « Leuco- » est un préfixe qui signifie « blanc ». Les globules blancs sont chargés de protéger notre corps contre les infections en détectant et en détruisant les agents pathogènes, qui sont des micro-organismes pouvant provoquer des maladies.

Il y a entre 4 millions et 11 millions de globules blancs dans un millilitre de sang. Puisqu’ils servent à combattre une maladie, ce nombre augmente lors d’une infection. À la différence des globules rouges, les globules blancs sont incolores et possèdent un noyau. Les globules blancs sont formés dans la moelle osseuse, mais ils peuvent atteindre leur maturité ailleurs dans le corps. La durée de vie moyenne d’un globule blanc est d’environ 13 jours, bien que certains globules blancs vivront pendant des périodes beaucoup plus courtes et que certains perdureront pendant plusieurs mois.

Il existe plusieurs types de globules blancs et ils se présentent sous différentes formes. Un exemple courant est le phagocyte. Les phagocytes ont pour fonction d’envelopper, d’engloutir et de décomposer les agents pathogènes présents dans le sang. Le lymphocyte est un autre type de globule blanc. Les lymphocytes exercent différentes fonctions immunitaires, comme l'identification et la « mémorisation » d'agents pathogènes spécifiques, la production d'anticorps, le ciblage et la destruction des cellules infectées. Les globules blancs représentent une partie importante de notre système immunitaire, le système d’organes qui combat les maladies et les infections. Certains globules blancs sont illustrés dans la figure 4.

Le dernier des quatre principaux composants sanguins sont les plaquettes. Les plaquettes sont également connues sous le nom de thrombocytes. « Thrombo- » est un préfixe qui signifie « caillot de sang », car les plaquettes ont pour fonction de déclencher la coagulation du sang. Nous savons que « -cyte » signifie « cellule », mais les plaquettes sont en réalité de petits fragments de très grandes cellules appelées mégacaryocytes. Les plaquettes sont formées à partir de mégacaryocytes dans la moelle osseuse. Une plaquette type restera en circulation pendant environ 10 jours.

La coagulation est une fonction très importante de notre sang. Les plaquettes s’agglutinent autour d’une lésion d’un vaisseau sanguin. Vous connaissez probablement la croûte qui se forme après une coupure ou une éraflure accidentelle de la peau. La croûte est faite de caillots de sang séchés ! La coagulation du sang permet d'éviter une perte de sang trop importante. Elle a également pour fonction d'empêcher les agents pathogènes de pénétrer dans le sang. La formation d’un caillot de sang est illustrée dans la figure 5.

Le sang est essentiel au bon fonctionnement du corps humain. Sa fonction principale est de transporter des cellules sanguines et d’autres substances d’un endroit à l’autre du corps. Le sang humain est constitué de composants adaptés à des fonctions spécifiques.

Passons en revue ce que nous avons appris sur le sang avec cette fiche explicative.