Les globules rouges : Fonction et structure

Les globules rouges, également appelés érythrocytes, sont le type de cellules le plus abondant dans le sang. Les autres principaux composants sanguins sont le plasma, les globules blancs et les plaquettes. La fonction première des globules rouges est de transporter l’oxygène aux cellules du corps et de délivrer du dioxyde de carbone aux poumons.

Un globule rouge a ce qu’on appelle une forme biconcave. Les deux côtés de la surface du globule se courbent vers l’intérieur comme l’intérieur d’une sphère. Cette forme aide le globule rouge à se déplacer dans de minuscules vaisseaux sanguins pour fournir de l’oxygène aux organes et aux tissus.

Les globules rouges sont également importants pour déterminer le groupe sanguin humain. Le groupe sanguin est déterminé par la présence ou l’absence de certains identifiants à la surface des globules rouges. Ces identificateurs, également appelés antigènes, aident le système immunitaire de l’organisme à reconnaître son propre type de globules rouges.

Structure des globules rouges

Les érythrocytes ont une grande surface d’échange gazeux et une grande élasticité pour naviguer dans les vaisseaux capillaires.

Les globules rouges ont une structure unique. Leur forme de disque flexible contribue à augmenter le rapport surface/volume de ces cellules extrêmement petites. Cela permet à l’oxygène et au dioxyde de carbone de se diffuser plus facilement à travers la membrane plasmique des globules rouges. Les globules rouges contiennent d’énormes quantités d’une protéine appelée hémoglobine. Cette molécule contenant du fer lie l’oxygène lorsque les molécules d’oxygène pénètrent dans les vaisseaux sanguins des poumons. L’hémoglobine est également responsable de la couleur rouge caractéristique du sang.

Contrairement aux autres cellules de l’organisme, les globules rouges matures ne contiennent pas de noyau, de mitochondries ou de ribosomes. L’absence de ces structures cellulaires laisse la place aux centaines de millions de molécules d’hémoglobine que l’on trouve dans les globules rouges. Une mutation dans le gène de l’hémoglobine peut entraîner le développement de cellules en forme de faucille et conduire à une maladie des cellules de la faucille.

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Production de globules rouges

Moelle osseuse, micrographie électronique à balayage (MEB). La moelle osseuse est le lieu de production des cellules sanguines.

Les globules rouges sont dérivés de cellules souches dans le sang la moelle osseuse. La production de nouveaux globules rouges, également appelée érythropoïèse, est déclenchée par de faibles niveaux d’oxygène dans le sang. Les faibles niveaux d’oxygène peuvent se produire pour diverses raisons, notamment la perte de sang, la présence en haute altitude, l’exercice, les dommages à la moelle osseuse et les faibles niveaux d’hémoglobine.

Lorsque les reins détectent un faible niveau d’oxygène, ils produisent et libèrent une hormone appelée érythropoïétine. L’érythropoïétine stimule la production de globules rouges par la moelle osseuse. À mesure que les globules rouges entrent dans la circulation sanguine, les niveaux d’oxygène dans le sang et les tissus augmentent. Lorsque les reins détectent l’augmentation du taux d’oxygène dans le sang, ils ralentissent la libération de l’érythropoïétine. En conséquence, la production de globules rouges diminue.

Les globules rouges circulent en moyenne pendant environ quatre mois. Les adultes ont environ 25 billions de globules rouges en circulation à tout moment. En raison de leur absence de noyau et d’autres organites, les globules rouges adultes ne peuvent pas subir de mitose pour se diviser ou générer de nouvelles structures cellulaires. Lorsqu’ils deviennent vieux ou endommagés, la grande majorité des globules rouges sont retirés de la circulation par la rate, le foie et les ganglions lymphatiques. Ces organes et tissus contiennent des globules blancs appelés macrophages qui engloutissent et digèrent les cellules sanguines endommagées ou mourantes. La dégradation des globules rouges et l’érythropoïèse se produisent généralement au même rythme pour assurer l’homéostasie dans la circulation des globules rouges.

Échange de globules rouges et de gaz

Alvéoles dans le poumon humain. Les globules rouges qui circulent sur les alvéoles captent l’oxygène, qui est ensuite transporté vers d’autres parties du corps.

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L’échange gazeux est la fonction première des globules rouges. Le processus par lequel les organismes échangent des gaz entre leurs cellules et l’environnement est appelé respiration. L’oxygène et le dioxyde de carbone sont transportés dans l’organisme par le système cardiovasculaire. Lorsque le cœur fait circuler le sang, le sang appauvri en oxygène qui retourne au cœur est pompé vers les poumons. L’oxygène est obtenu grâce à l’activité du système respiratoire.

Dans les poumons, les artères pulmonaires forment des vaisseaux sanguins plus petits appelés artérioles. Les artérioles dirigent le flux sanguin vers les capillaires qui entourent les alvéoles pulmonaires. Les alvéoles sont les surfaces respiratoires des poumons. L’oxygène se diffuse à travers l’endothélium mince des alvéoles dans le sang des capillaires environnants. Les molécules d’hémoglobine des globules rouges libèrent le dioxyde de carbone capté par les tissus de l’organisme et deviennent saturées d’oxygène. Le dioxyde de carbone se diffuse du sang vers les alvéoles, où il est expulsé par l’expiration.

Le sang, désormais riche en oxygène, est renvoyé au cœur et pompé vers le reste de l’organisme. Lorsque le sang atteint les tissus systémiques, l’oxygène se diffuse du sang vers les cellules environnantes. Le dioxyde de carbone produit par la respiration cellulaire se diffuse dans le sang à partir du liquide interstitiel qui entoure les cellules du corps. Une fois dans le sang, le dioxyde de carbone est lié par l’hémoglobine et renvoyé au cœur par le cycle cardiaque.

Troubles des globules rouges

Cette image montre un globule rouge sain (à gauche) et une cellule de drépanocytose (à droite).

Une moelle osseuse malade peut produire des globules rouges anormaux. Ces cellules peuvent être de taille irrégulière (trop grandes ou trop petites) ou de forme irrégulière (en forme de faucille). L’anémie est un état caractérisé par l’absence de production de nouveaux globules rouges ou de globules rouges sains. Cela signifie qu’il n’y a pas assez de globules rouges en état de marche pour transporter l’oxygène aux cellules du corps. En conséquence, les personnes anémiques peuvent ressentir de la fatigue, des étourdissements, un essoufflement ou des palpitations cardiaques. Les causes de l’anémie comprennent une perte de sang soudaine ou chronique, une production insuffisante de globules rouges et la destruction des globules rouges. Les types d’anémie comprennent :

  • Anémie aplastique : Affection rare dans laquelle la moelle osseuse ne produit pas suffisamment de nouvelles cellules sanguines en raison de l’endommagement des cellules souches. Le développement de cette maladie est associé à un certain nombre de facteurs différents, notamment la grossesse, l’exposition à des produits chimiques toxiques, les effets secondaires de certains médicaments et certaines infections virales, comme le VIH, l’hépatite ou le virus Epstein-Barr.
  • Anémie ferriprive : Un manque de fer dans l’organisme entraîne une production insuffisante de globules rouges. Les causes sont notamment les pertes sanguines soudaines, les menstruations et un apport ou une absorption insuffisants de fer provenant de l’alimentation.
  • Anémie drépanocytaire : Cette maladie héréditaire est causée par une mutation du gène de l’hémoglobine qui fait que les globules rouges prennent la forme d’une faucille. Ces cellules de forme anormale se coincent dans les vaisseaux sanguins, bloquant le flux sanguin normal.
  • Anémie normocytaire : Cet état résulte d’un manque de production de globules rouges. Les cellules qui sont produites sont cependant de taille et de forme normales. Cette condition peut résulter d’une maladie rénale, d’un dysfonctionnement de la moelle osseuse ou d’autres maladies chroniques.
  • Anémie hémolytique : Les globules rouges sont détruits prématurément, généralement à la suite d’une infection, d’une maladie auto-immune ou d’un cancer du sang.
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Les traitements de l’anémie varient en fonction de la gravité et comprennent des suppléments de fer ou de vitamines, des médicaments, des transfusions sanguines ou des transplantations de moelle osseuse.

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