Les globules rouges, considérés comme des passants passifs dans la formation de caillots sanguins, jouent en fait un rôle actif dans l'aide aux caillots, selon une nouvelle étude de chercheurs de l'Université de Pennsylvanie.
« Cette découverte rappelle la façon dont nous comprenons l'un des processus les plus vitaux du corps », explique Rustem Litvinov, chercheur principal à la Perelman School of Medicine (PSOM) et co-auteur de l'étude. « Il ouvre également la porte à de nouvelles stratégies pour étudier et potentiellement traiter les troubles de coagulation qui provoquent des saignements excessifs ou des caillots dangereux, comme ceux observés dans les accidents vasculaires cérébraux. »
La découverte, publiée dans Avances sanguinesbouleverse l'idée de longue date que seuls les plaquettes, les fragments de petites cellules qui bouchent initialement les blessures, entraînent la contraction du caillot. Au lieu de cela, l'équipe de Penn a constaté que les globules rouges eux-mêmes contribuent à ce processus crucial de rétrécissement et de stabilisation des caillots sanguins.
Les globules rouges sont étudiés depuis le 17ème siècle. Le fait surprenant est que nous découvrons toujours de nouvelles choses à leur sujet au 21e siècle. «
Prashant Purohit, co-auteur, professeur en génie mécanique et mécanique appliquée au sein de Penn Engineering
Sommaire
Une découverte inattendue
Jusqu'à présent, les chercheurs pensaient que seules les plaquettes étaient responsables de la contraction des caillots. Ces minuscules fragments cellulaires tirent sur des brins de corde de la fibrine protéique pour resserrer et stabiliser les caillots.
« Les globules rouges étaient considérés comme des passants passifs », explique le co-auteur John Weisel, professeur de biologie cellulaire et de développement au sein du PSOM et affilié du groupe diplômé de bio-ingénierie au sein de Penn Engineering. « Nous pensions qu'ils aidaient juste le caillot à faire un meilleur sceau. »
Cette hypothèse a commencé à s'effondrer lorsque Weisel et Litvinov ont effectué un test qu'ils s'attendaient à échouer. Ils ont créé des caillots sanguins sans plaquettes. « Nous nous attendions à ce que rien ne se produise », explique Weisel. « Au lieu de cela, les caillots ont diminué de plus de 20%. »
Pour vérifier leurs résultats, l'équipe a répété l'expérience en utilisant du sang ordinaire traité avec des produits chimiques pour bloquer l'activité plaquettaire. Les caillots se sont toujours contractés. « C'est à ce moment-là que nous avons réalisé que les globules rouges devaient faire plus que de prendre de la place », explique Litvinov.
Modélisation de la mécanique des caillots sanguins
Pour déterminer comment les globules rouges conduisaient ce comportement inattendu, l'équipe s'est tournée vers Purohit, ingénieur en mécanique par formation.
Expert en matériaux mous comme les caillots sanguins et les gels, Purohit a développé un modèle mathématique qui suggère que les globules rouges se compactent principalement en raison de la «déplétion osmotique».
Ce processus explique également comment les particules dans les colloïdes – des mélanges comme la peinture, le lait ou l'eau boueuse – peuvent rassembler et former des grappes lorsque les conditions qui les entourent changent.
« Essentiellement, les protéines du liquide environnant créent un déséquilibre de pression qui pousse les globules rouges ensemble », explique Purohit. « Cette force attractive les fait emballer plus étroitement, aidant le contrat de caillot même sans plaquettes. »
Comment la coagulation fonctionne sans plaquettes
Alors que le sang commence à coaguler, une protéine Web appelée fibrine forme un maillage qui piège les globules rouges et les rapproche. « Cet emballage ouvre la voie à des forces de déplétion osmotique à prendre le relais », explique Purohit.
Une fois que les globules rouges sont bien emballés dans le maillage de la fibrine, les protéines du fluide environnant sont extraites des espaces étroits entre les cellules. Cela crée un déséquilibre: la concentration de protéines est plus élevée en dehors des cellules emballées qu'entrelles, ce qui entraîne une différence de «pression osmotique».
Cette différence de pression agit comme une pression de l'extérieur, poussant encore plus les globules rouges. « Cette attraction amène les cellules à agréger et à transférer les forces mécaniques au réseau de fibrine autour d'eux », ajoute Purohit. « Le résultat est un caillot plus fort et plus compact, même sans l'action des plaquettes. »
Valider le modèle
Des recherches antérieures ont suggéré une autre explication possible: le pontage, dans lequel l'attraction entre les petites molécules à la surface des globules rouges les fait adhérer.
« Notre modèle a suggéré que l'effet de pontage était réel », explique Purohit, « mais beaucoup plus petit que l'effet de l'épuisement osmotique ».
Pour tester le modèle, le premier auteur Alina Peshkova, maintenant chercheur postdoctoral en pharmacologie au sein du PSOM, a effectué une série d'expériences sur des caillots sanguins modifiés.
En l'absence des molécules qui provoquent l'effet de pontage, les caillots se sont toujours contractés, mais peu de contraction se sont produites dans un environnement conçu pour empêcher l'épuisement osmotique.
« Nous avons expérimentalement confirmé ce que le modèle prédit », explique Peshkova. « C'est un exemple de théorie et de pratique qui se réunissent pour se soutenir mutuellement. »
Combattre les maladies et les accidents vasculaires cérébraux
Gagner une meilleure compréhension du rôle que les globules rouges jouent dans la formation et la maturation des caillots pourraient conduire à de nouveaux traitements pour des conditions telles que la thrombocytopénie, dans lesquelles de faibles dénombrements de plaquettes peuvent provoquer des saignements incontrôlés.
Les résultats pourraient également faire la lumière sur la façon dont les caillots se brisent en fragments qui traversent la circulation sanguine et provoquent des blocages – appelés embolies – qui peuvent déclencher des accidents vasculaires cérébraux.
« En fin de compte, notre modèle va être utile pour comprendre, prévenir et traiter les maladies liées à la coagulation à l'intérieur de la circulation sanguine », explique Purohit.
