sang
(latin sanguis, -inis)

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Cet article fait partie du dossier consacré à la nutrition.
Liquide rouge qui circule dans les artères, les veines et les capillaires sous l'impulsion du cœur, et qui irrigue tous les tissus de l'organisme, auxquels il apporte les éléments nutritifs (glucose, par exemple) et l'oxygène, et dont il recueille les déchets.
Le sang est véhiculé par l'appareil circulatoire jusqu'aux tissus, où il remplit des fonctions essentielles ; en mouvement permanent, il représente l'élément de liaison entre tous les tissus.


Grâce à sa composition complexe et à sa circulation rapide, le sang, en irriguant tous les tissus, assure de multiples fonctions. Il permet notamment, par l'intermédiaire du réseau capillaire interposé entre la circulation artérielle et la circulation veineuse, le transport des gaz (oxygène, monoxyde d'azote et gaz carbonique), celui de substances nutritives (glucides, lipides, protides), celui des éléments nécessaires aux défenses de l'organisme contre les bactéries, parasites et virus (anticorps, éosinophiles, lymphocytes, monocytes, polynucléaires neutrophiles).
La circulation sanguine est assurée par les contractions du muscle cardiaque. Celui-ci envoie à chaque contraction environ la moitié du sang vers les poumons, où le gaz carbonique est évacué dans l'air expiré, alors que l'oxygène est absorbé par les globules rouges. L'autre partie du sang est envoyée par l'aorte vers les différents tissus, d'où il revient par les veines caves.
COMPOSITION DU SANG

Le volume sanguin est constitué par des cellules, pour près de sa moitié (surtout des hématies, encore appelées globules rouges ; leucocytes, ou globules blancs ; thrombocytes, ou plaquettes), et par le plasma.
LES ÉLÉMENTS FIGURÉS DU SANG

Les hématies contiennent essentiellement l'hémoglobine, pigment dont le rôle fondamental est de transporter l'oxygène des poumons vers les tissus. L'oxygène y est alors relâché et les globules rouges se chargent en retour de gaz carbonique, produit de déchet du métabolisme cellulaire, qu'ils transportent par le système veineux jusqu'aux poumons, où il est éliminé dans l'air expiré.


Les leucocytes comprennent différents types cellulaires : les polynucléaires neutrophiles et les monocytes, qui jouent un rôle essentiel dans la défense non spécifique contre les infections bactériennes, les champignons et les parasites ; les lymphocytes, supports cellulaires de l'immunité spécifique ; les polynucléaires éosinophiles, qui jouent un rôle dans l’allergie et la défense anti-parasitaire ; les polynucléaires basophiles, qui jouent un rôle dans l'inflammation.

Les plaquettes jouent un rôle essentiel, avec les facteurs de coagulation, dans la formation du caillot sanguin et donc dans l'hémostase (arrêt des hémorragies).
Le plasma est un liquide jaune paille, composé à 95 % d'une eau légèrement salée (9 ‰) et de nombreux autres éléments en quantité variable, dont des éléments nutritifs, des déchets et des protéines. Ses propriétés physicochimiques sont remarquablement constantes, en particulier son pH (degré d'acidité), à 7,42, stabilisé par des substances tampons, et sa concentration en divers ions (sodium, potassium, chlore, phosphate, etc.), dont la constance dépend d'une régulation faisant intervenir les poumons, les reins et diverses hormones.

LES PRINCIPAUX CONSTITUANTS DU PLASMA SANGUIN
• Les éléments nutritifs du plasma sont les sucres, notamment le glucose, les graisses (cholestérol, triglycérides, acides gras), les acides aminés, les sels minéraux et les vitamines. Absorbés par voie intestinale, ces éléments nutritifs sont transportés vers les tissus ou un lieu de stockage comme le foie, d'où ils seront libérés selon les besoins de l'organisme.
• Les déchets du plasma sont principalement l'urée et la bilirubine. L'urée, produit final de dégradation des substances azotées, est transportée par le plasma vers les reins, où elle est éliminée dans les urines ; son taux est élevé en cas d'insuffisance du fonctionnement rénal. La bilirubine provient de l'hémoglobine et résulte de la destruction physiologique des globules rouges par les macrophages ; la bilirubine normale du sang n'est pas encore passée par le foie et est dite « libre » (par opposition à la bilirubine « conjuguée », qui résulte de sa transformation chimique dans le foie et est excrétée dans la bile). Un excès de bilirubine dans le plasma s'observe en cas d'hyperdestruction des globules rouges ou en cas de maladie hépatique.

• Les protéines du plasma sont extrêmement nombreuses. Ce sont en particulier toutes les protéines de la coagulation, dont le fibrinogène (un plasma dont la fibrine a été éliminée prend le nom de sérum) ; l'albumine, protéine quantitativement la plus importante du plasma à l'état normal, qui joue un rôle essentiel de transport d'hormones et de vitamines, mais aussi de médicaments  ; les alphaglobulines, qui comportent diverses protéines (alpha-1-antitrypsine, par exemple, dont le déficit est responsable de troubles respiratoires) ayant une activité inhibitrice d'enzyme protéolytique (destruction sélective des protéines) ; les alpha-2-globulines, qui comprennent différentes protéines dont le taux s'élève en cas d'inflammation ; les bêtaglobulines, qui comprennent des anticorps (immunoglobulines) mais aussi d'autres protéines comme la transferrine et le complément ; les gammaglobulines, qui sont constituées exclusivement d'immunoglobulines. Les protéines du plasma comprennent, en outre, les hormones et certains facteurs de croissance, messagers chimiques transportés par le sang pour réguler la production des diverses cellules de l'organisme (érythropoïétine, par exemple, qui stimule la synthèse des globules rouges par la moelle osseuse).
La grande taille des protéines les empêche de passer du sang vers les tissus et permet au plasma de retenir l'eau. Ce mécanisme, appelé pression oncotique, tend à maintenir constant le volume sanguin.

LES FONCTIONS DU SANG
La première est le transport des gaz respiratoires, qui assure les échanges entre les poumons et les tissus : le sang apporte l'oxygène nécessaire à leur fonctionnement et emporte le dioxyde de carbone, déchet du métabolisme tissulaire, afin qu'il soit éliminé. (→ respiration.)
Le sang apporte aux cellules les nutriments issus de la digestion et emporte les déchets (urée, électrolytes, etc.) du métabolisme jusqu’au foie et aux reins, qui assurent leur élimination. Il joue également un rôle dans la thermorégulation. (→ métabolisme.)

Le sang participe à la défense immunitaire de l'organisme, et il dispose de plusieurs mécanismes pour lutter contre le développement de micro-organismes (bactéries, virus, parasites). Cette fonction, qui repose essentiellement sur les globules blancs, consiste en des réactions immunes spécifiques de l'antigène et des réactions non spécifiques. (→ immunité.)
Sa fonction tampon permet au sang, en relation avec les poumons et les reins, de participer, grâce aux différents sels qu'il contient (tels les bicarbonates), au maintien de l'équilibre acido-basique du milieu intérieur. (→ homéostasie.)
La fonction d'hémostase et de coagulation sanguine intervient pour arrêter tout saignement, qu'il soit interne ou externe : au cours d'une première étape, dite « hémostase primaire », entrent en jeu les plaquettes ; la seconde étape, la coagulation proprement dite, correspond à l'activation de nombreux facteurs plasmatiques solubles (appelés facteurs de la coagulation) aboutissant à la production de fibrine pour obtenir un caillot insoluble. (→ coagulation.)

LES ANALYSES DU SANG
Elles permettent d'obtenir des informations sur sa composition en globules, en protéines, en antigènes, en anticorps et en gaz. Il existe 3 principaux types d'analyses sanguines.
Le sang est recueilli dans une veine du pli du coude à l'aide d'une seringue après pose d'un garrot au-dessus du point de ponction. Dans certains cas, lorsque quelques gouttes suffisent, on les prélève en piquant le bout du doigt. Les résultats des tests sont comparés à des normes standards qui peuvent varier en fonction de l'âge et du sexe du patient, mais aussi en fonction du laboratoire, selon la méthode employée.

Les examens hématologiques, dont les plus importants sont l'hémogramme et les tests de coagulation (temps de saignement, temps de coagulation, taux de prothrombine, temps de céphaline activée, numération des plaquettes), permettent l'étude des composants du sang (forme, nombre, taille des globules) et des facteurs de la coagulation.
Les examens biochimiques étudient les différentes substances chimiques du plasma (sodium, urée, vitamines, etc.). Les protéines du sérum sanguin peuvent être étudiées par l'électrophorèse des protides.
Les examens microbiologiques, et notamment l'hémoculture, consistent à rechercher dans le sang différents micro-organismes (antigènes, bactéries, champignons microscopiques, virus) ainsi que les anticorps qui se sont formés contre eux.

LES MALADIES DU SANG
Le sang est le reflet de nombreuses pathologies qui affectent soit la moelle osseuse (origine centrale), soit, directement, les cellules sanguines circulantes (origine périphérique). Toutes les maladies se traduisent soit par une diminution des cellules sanguines normales, ou cytopénie – dans le cas des hématies, on parle d'anémie, et dans celui des plaquettes, de thrombocytopénie –, soit par une augmentation de cellules normales – polyglobulie, si ce sont des hématies – ou anormales, comme dans les leucémies.
Les anémies, anomalies les plus fréquentes, sont caractérisées par une diminution de l'hémoglobine, accompagnée ou non d'une réduction du nombre des hématies circulantes. Leurs causes sont multiples : manque de fer et de certaines vitamines (anémies carentielles), moelle osseuse déficiente (aplasie médullaire) en relation avec une cause infectieuse ou toxique, ou avec une prolifération anarchique de cellules cancéreuses, qui « étouffent » progressivement les cellules souches normales (leucémies).
Certaines maladies de la moelle qui sont mortelles nécessitent le recours à une greffe ; dans l'attente d'un donneur compatible, le seul traitement substitutif repose sur les transfusions sanguines.
Dans certaines régions du monde (Bassin méditerranéen, Afrique), on rencontre fréquemment des anémies (dites hémolytiques) secondaires à une anomalie héréditaire de l'hémoglobine (thalassémie, drépanocytose, etc.), qui va de pair avec un raccourcissement important de la durée de vie des hématies. Dans certaines situations pathologiques acquises, des auto-anticorps, spécifiques d'antigènes présents sur les hématies ou les plaquettes, peuvent être à l'origine de cytopénies auto-immunes comme la thrombopénie.
Chacun des composants du sang peut présenter différentes anomalies.

Les maladies touchant les hématies peuvent résulter de déficits, nutritionnels ou par malabsorption, principalement en fer (anémie ferriprive), acide folique (anémie mégaloblastique) et vitamine B12 (maladie de Biermer), ou d'anomalies génétiques (thalassémie et drépanocytose, par exemple), qui peuvent être dominantes (il suffit que le gène déficient soit reçu de l'un des parents pour que l'enfant développe la maladie) ou récessives (ne se développant que si le gène responsable est reçu du père et de la mère), ou encore liées au chromosome X (chromosome sexuel). Elles peuvent encore découler de mutations acquises aboutissant à une prolifération anormale (polyglobulie) ou d'infections parasitaires (destruction des globules rouges en cas de paludisme, par exemple).
Les maladies touchant les leucocytes sont avant tout les leucémies, affections malignes de la moelle osseuse entraînant une production de globules blancs anormaux et la destruction de la moelle saine. Par ailleurs, les maladies infectieuses du sang peuvent être favorisées par un manque de polynucléaires neutrophiles et de monocytes (infections bactériennes) ou par un déficit en lymphocytes (infections virales et mycosiques).

Les maladies retentissant sur la composition du plasma résultent d'anomalies de la synthèse ou du catabolisme des composants génétiques de celui-ci (en particulier anomalies des facteurs de la coagulation, responsables d'hémophilie) ou sont acquises (synthèse d'une immunoglobuline anormale, responsable de myélome multiple ou de maladie de Waldenström). Les affections retentissant le plus sur la composition du plasma sont celles du foie (cirrhose) et du rein (syndrome néphrotique du diabète). Ainsi, la diminution de la production d'albumine par le foie ou la perte excessive d'albumine par le rein peuvent entraîner une carence en albumine associée à des œdèmes ; l'insuffisance rénale fonctionnelle accroît le taux d'urée, de créatinine et de potassium dans le plasma.

LE PRÉLÈVEMENT DE SANG
Lors d'un prélèvement de sang, afin d'éviter la formation d'un caillot – ce qui fournirait du sérum – et ainsi permettre une analyse, il faut ajouter un anticoagulant capable d'inhiber de façon permanente la coagulation. Le sang anticoagulé peut être conservé à 4 °C pendant 24 h. Les cellules sont isolables par centrifugation (technique de séparation des cellules et du plasma). Les progrès des méthodes microscopiques ont permis à la science du sang de prendre son essor.
Le sang peut être prélevé chez un donneur volontaire sain pour être utilisé en transfusion sanguine.
Voir : hémopathie, leucocyte, lymphocyte, monocyte, plaquette, plasma, polynucléaire, .

Chronologie
*         1628 Première description exacte de la circulation du sang par le médecin anglais W. Harvey.
*         1661 Découverte des vaisseaux capillaires par l'Italien Marcello Malpighi.
*         1665 Découverte des globules rouges par M. Malpighi.
*         1733 Premières études sur la pression artérielle chez l'animal par le Britannique S. Hales.
*         1862 L'Allemand F. Hoppe-Seyler découvre le rôle de l'hémoglobine, le pigment rouge du sang qui sert à transporter l'oxygène des poumons jusqu'aux tissus.
*         1900 Découverte des groupes sanguins A, B, O par l'Américain d'origine autrichienne K. Landsteiner.
*         1940 Découverte du facteur Rhésus par les Américains K. Landsteiner et A. S. Wiener.
*         1966 Les Américains J. Claman, J. F. A. Miller et G. F. Mitchell montrent que la production d'anticorps est due à une catégorie particulière de globules blancs, les lymphocytes B, aidés par une autre catégorie, les lymphocytes T.
*         1980 Une équipe travaillant en Suisse pour la firme Biogen parvient à fabriquer de l'interféron de leucocyte humain par ingénierie génétique.
*         1991 Début du scandale du « sang contaminé » en France (octobre).

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Un implant destiné aux enfants nés sans nerf auditif

Par Lise Loumé le 23.02.2015 à 13h39, mis à jour le 23.02.2015 à 13h39

Lecture 3 min.

Des chercheurs américains ont mis au point un implant qui pourrait révolutionner la vie des enfants sourds de naissance, à cause d'une absence de nerfs auditifs.


© IMAGE COURTESY OF CHILDRENS HOSPITAL LOS ANGELES AND KECK MEDICINE OF USC
Des chercheurs de l’université de Californie du sud ont réussi à fixer un dispositif sur le tronc cérébral de quatre enfants sourds de naissance, à cause d'une absence de nerfs auditifs, leur permettant de percevoir les sons environnants. Une révolution pour ces enfants chez qui les implants cochléaires, ces dispositifs électroniques qui permettent aux personnes atteintes de surdité importante de "rehausser" le volume des sons qu'ils perçoivent, sont inefficaces.

 Ces enfants seront un jour capables de parler au téléphone"

FONCTIONNEMENT. L'implant fixé sur le tronc cérébral stimule directement les neurones impliqués dans l'audition dans le cerveau, en contournant l'oreille et donc sans avoir à passer par l'intermédiaire du nerf auditif. Concrètement, il comporte deux parties : une partie externe appelée "processeur" et une partie interne implantée chirurgicalement (voir schéma ci-dessous). Un microphone sur le processeur capte le bruit environnant, qui se transforme en un signal électrique. Le processeur transmet alors ce signal à la partie interne de l'implant : un récepteur situé juste sous la peau, et une partie placée à l'intérieur du tronc cérébral.

Cochlear Europe
Une fois munis de cet implant, les enfants ont alors dû apprendre à interpréter les sons qu'ils perçoivent, tout comme un nouveau-né venant au monde. Un apprentissage réalisé avec le soutien des scientifiques. "Ces enfants vont mettre du temps avant d’apprendre à interpréter ce qu’ils ressentent comme un son à travers ce dispositif, explique Le Dr Laurie Eisenberg, l’un des auteurs de cette recherche. Tous nos participants à l’étude progressent aussi vite qu’on peut l’espérer. Nous sommes optimistes. Avec un entraînement intensif et le soutien de leur famille, ces enfants seront un jour capables de parler au téléphone."

PREMIÈRE. Cette technologie d'implants est utilisée depuis plus de 10 ans sur des adultes, en particulier des patients atteints de neurofibromatose de type 2, une maladie génétique responsable de tumeurs du nerf auditif. En revanche, elle n’avait jamais été utilisée chez des enfants de moins de 12 ans aux États-Unis. Son efficacité est limitée chez les adultes, mais les chercheurs californiens pensent obtenir de meilleurs résultats chez les enfants, dont le cerveau est plus "adaptable". Lancée en mars 2014, leur étude doit durer trois ans et inclure en tout dix enfants patients, âgés de 2 à 5 ans. Les premiers résultats ont été présentés lors de la dernière conférence annuelle de la Société américaine pour l'avancement des sciences (AAAS), qui s'est tenue à San Jose (Californie, États-Unis) du 12 au 16 février 2015.

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L’abus d’alcool altèrerait le circuit de la récompense dans le cerveau des ado

PUBLIÉ LE : 13/09/2019

TEMPS DE LECTURE : 4 MIN

*         ACTUALITÉ SCIENCE
Une nouvelle étude indique que l’alcoolisme chez les adolescents est associé à une altération des fibres nerveuses dans le tronc cérébral, et à une modification du « système de récompense ». Les jeunes concernés deviennent alors hypersensibles aux « récompenses » : de quoi suspecter un risque accru de maintien dans la dépendance.
Les conséquences du binge drinking, consistant à boire de grandes quantités d’alcool ponctuellement, notamment à l’occasion de soirées festives, ont été étudiées chez les jeunes de 16–18 ans. Mais l’effet d’une consommation élevée et régulière d’alcool chez les jeunes adolescents (autour de l’âge de 14 ans) a été peu explorée, probablement en raison du caractère assez exceptionnel de ce comportement à cet âge. C’est donc à ce travail que se sont attelés André Galinowski, Jean-Luc Martinot et leur collaborateurs de l’unité de recherche Neuroimagerie et psychiatrie* (Gif-sur ‑Yvette).
Dans ce but, les chercheurs ont recruté des jeunes de la cohorte IMAGEN, un projet européen destiné à évaluer l’influence des facteurs biologiques, psychologiques et environnementaux sur le développement du cerveau pendant l’adolescence. Parmi les 1 510 jeunes qui avaient rempli un questionnaire sur leur consommation d’alcool à 14 ans, 32 avaient une consommation problématique (score AUDIT égal ou supérieur à 7).

10 questions pour faire le point sur son risque d’addiction à l’alcool
Le questionnaire AUDIT (Alcohol Use Disorders Identification Test), développé par l’Organisation mondiale de la santé, permet d’établir un score selon le niveau et les habitudes de consommation. Un score inférieur à 7 indique un risque faible ou anodin (simples consommateurs). Un score compris entre 7 et 10 correspond à une consommation problématique, à risque. Au-delà, la dépendance à l’alcool est probable.
Le questionnaire a de nouveau été rempli à l’âge de 16 ans : 34 adolescents supplémentaires, abstinents à 14 ans avec un score AUDIT de 0, étaient devenus de gros consommateurs à 16 ans (score >7). Les chercheurs ont également sélectionné 128 adolescents témoins, totalement abstinents à 14 et à 16 ans. Des questionnaires et un entretien avec un psychiatre ont permis d’écarter de l’analyse les jeunes ayant des antécédents familiaux d’alcoolisme, consommant d’autres types de drogue, ou souffrant de troubles psychiatriques de type dépression, schizophrénie...

Le tronc cérébral, cible de l’alcool
Les chercheurs ont analysé des images du cerveau de l’ensemble des participants, obtenues par IRM aux âges de 14 ans et de 16 ans. Ils ont observé des anomalies chez les consommateurs problématiques âgés de 14 ans, absentes chez les témoins. Elles étaient localisées dans le mésencéphale, le cerveau reptilien, une région cérébrale très conservée au sein des espèces en raison de son implication dans des fonctions vitales essentielles : le tonus général, la respiration, la fonction cardiaque... Des groupes de neurones irradient par ailleurs de cette zone vers d’autres régions du cerveau, contrôlant notamment le système de récompense. Ce système renforce la motivation à des actions ou des comportements qui le « mettent en marche » : quand un individu attend une récompense à l’issue d’une action il sera plus enclin à l’effectuer. Cette récompense peut être matérielle (une somme d’argent), ou biologique avec une libération d’endorphine qui procurera un sentiment de bien-être.

Plaisir et Addiction – vidéo pédagogique – 4 min – extraite de la série POM Bio à croquer (2013)
Les anomalies observées dans le mésencéphale des jeunes alcooliques correspondent à une altération des fibres nerveuses, notamment au niveau de la myéline, la substance qui recouvre les fibres et favorise les conductions nerveuses. « On peut en déduire que le développement de ces fibres est perturbé chez ces jeunes », clarifie Jean-Luc Martinot. De plus, des tests ont montré que ces adolescents sont hypersensibles à la récompense : ils sont plus efficaces que les adolescents témoins quand une récompense sous forme de sucreries est promise au terme de l’action demandée. « Cela peut faire craindre une hypersensibilité à l’envie des effets hédoniques de l’alcool, entretenant le cercle vicieux de la dépendance pour se sentir mieux », s’inquiète Jean-Luc Martinot.
Autre observation, les chercheurs ont retrouvé ces mêmes altérations chez les adolescents devenus alcooliques à l’âge de 16 ans. Ils ont en outre, constaté que de légères anomalies étaient déjà présentes dans cette même région lorsqu’ils avaient 14 ans et qu’ils étaient abstinents, suggérant une possible prédisposition. « Nous avions déjà trouvé ces altérations mésencéphaliques chez des adultes sortis de leur dépendance à l’alcool. Ces nouveaux travaux confirment l’effet d’une consommation importante d’alcool sur le mésencéphale des adolescents. Une preuve supplémentaire qu’il faut renforcer la prévention ciblant le tout début de l’adolescence », conclut Jean-Luc Martinot.

Note :
*unité 1000 Inserm/Université Paris-Sud, équipe Neuroimagerie et psychiatrie, Gif-sur-Yvette
Source : A Galinowski et coll. Heavy drinking in adolescents is associated with change in brainstem microstructure and reward sensitivity. Addiction Biology, juillet 2019. DOI : 10.1111/adb.12781

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L’étonnante capacité des cellules souches sanguines à répondre aux situations d’urgences

11 AVR 2013 | PAR INSERM (SALLE DE PRESSE) | BIOLOGIE CELLULAIRE, DÉVELOPPEMENT ET ÉVOLUTION | GÉNÉTIQUE, GÉNOMIQUE ET BIO-INFORMATIQUE | IMMUNOLOGIE, INFLAMMATION, INFECTIOLOGIE ET MICROBIOLOGIE

Une équipe de chercheurs de l’Inserm, du CNRS et du MDC, dirigée par Michael Sieweke du Centre d’Immunologie de Marseille Luminy (CNRS, Inserm, Aix Marseille Université) et du Centre de Médecine Moléculaire Max Delbrück de Berlin-Buch, révéle aujourd’hui un rôle inattendu des cellules souches hématopoïétiques : outre leur capacité à assurer le renouvellement continu de nos cellules sanguines ces dernières sont aussi capables de produire, « à la demande » et en urgence, les globules blancs qui permettent à l’organisme de faire face à une inflammation ou une infection. Cette propriété insoupçonnée pourrait être utilisée pour protéger des infections les patients ayant bénéficié d’une greffe de moelle osseuse, le temps que leur système immunitaire se reconstitue. Ces travaux sont publiés dans la revue Nature datée du 10 avril 2013.

© M Sieweke /Inserm

Les cellules de notre sang nourrissent, nettoient et défendent nos tissus mais leur durée de vie est limitée. Ainsi, l’espérance de vie d’un globule rouge ne dépasse guère trois mois, nos plaquettes meurent après une dizaine de jours et la grande majorité de nos globules blancs ne survivent que quelques jours.

Le corps doit donc produire en temps voulu des cellules de remplacement. C’est le rôle des cellules souches hématopoïétiques, plus communément appelées cellules souches sanguines.  Nichées au cœur de la moelle osseuse (le tissu mou situé au centre des os longs comme ceux du thorax, du rachis, du bassin et de l’épaule), ces dernières déversent chaque jour des milliards de nouvelles cellules dans le flux sanguin. Pour accomplir cette mission stratégique, elles doivent non seulement se multiplier mais aussi se différencier, c’est à dire se spécialiser pour produire des globules blancs, des globules rouges ou des plaquettes.

Depuis de nombreuses années, les chercheurs s’intéressent à la façon dont les cellules souches déclenchent ce processus de spécialisation. Michael Sieweke et son équipe ont ainsi précédemment découvert que ces dernières ne s’engageaient pas de façon aléatoire dans telle ou telle voie de différenciation mais « décidaient » de leur destin sous l’influence de facteurs internes et de signaux venus de l’environnement.

Restait une question d’importance : comment la cellule souche parvient-elle à répondre avec discernement aux situations d’urgences en fabriquant, par exemple, des globules blancs mangeurs de microbes comme les macrophages pour lutter contre une infection ?

Jusqu’à présent la réponse était entendue : la cellule souche ne savait pas  décoder ce genre de messages et se contentait de se différencier de façon aléatoire. L’équipe de Michael Sieweke vient de démontrer que loin d’être insensible à ces signaux, la cellule souche les perçoit et fabrique en retour les cellules les plus aptes à faire face au danger.

« Nous avons découvert qu’une molécule biologique produite en grande quantité par l’organisme lors d’une infection ou d’une inflammation indique le chemin à prendre aux cellules souches » déclare le Dr. Sandrine Sarrazin, chercheuse Inserm, co-signataire de la publication.

« Sous l’effet de cette molécule dénommée M-CSF (Macrophage Colony-Stimulating Factor), l’interrupteur de la lignée myéloide s’active (le gène PU.1) et la cellule souche produit rapidement les cellules les plus adaptées à la situation, au premier rang desquelles, les macrophages. »

« Maintenant que nous avons identifié ce signal, il serait possible de l’utiliser pour accélérer artificiellement la fabrication de ces cellules chez les malades confrontés à un risque aiguë d’infections » souligne le Dr Michael Sieweke, Directeur de recherche CNRS.

« C’est le cas des 50 000 patients dans le monde qui sont totalement démunis face aux infections juste après une greffe de moelle osseuse*.

Le M-CSF pourrait stimuler la production des globules blancs utiles tout en évitant de fabriquer des cellules susceptibles d’attaquer l’organisme de ces patients. Ainsi, ils seraient protégés des infections le temps que leur système immunitaire se reconstitue »

A propos de la découverte

Cette découverte apparemment toute simple est pourtant très originale tant par son approche que par les technologies de pointe qu’elle a nécessité. Ainsi, pour parvenir à leurs conclusions, l’équipe a dû mesurer le changement d’état au niveau de chaque cellule ce qui a constitué un double défi : les cellules souches sont en effet non seulement très rares (on en compte à peine une pour 10 000 cellules dans la moelle osseuse d’une souris) mais aussi parfaitement indistinguables de leurs descendantes.

« Pour distinguer les protagonistes, nous avons utilisé un marqueur fluorescent pour signaler l’état (on ou off) de l’interrupteur des cellules myéloides : la protéine PU.1. D’abord chez l’animal, puis en filmant les cellules en accéléré sous un microscope, nous avons ainsi montré que les cellules souches « s’allument » presque instantément en réponse au M-CSF » rappelle Noushine Mossadegh-Keller, assistante ingénieure CNRS, co-signataire de cette publication. « Pour en avoir le cœur net, nous avons alors récupéré une à une chaque cellule et confirmé que dans toutes les cellules où l’interrupteur était passé au vert, les gènes de la lignée myéloide étaient bien activés : une fois perçu le message d’alerte elles avaient bien changé d’identité. »

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