Quelle molécule transporte l'oxygène dans le sang ?

L’hémoglobine est la molécule qui transporte l’oxygène dans le sang. Cette protéine se trouve à l’intérieur des globules rouges, ou érythrocytes. Dans les poumons, elle fixe l’oxygène inspiré, puis l’achemine par la circulation sanguine jusqu’aux tissus, où elle le libère afin que les cellules puissent l’utiliser pour produire l’énergie dont elles ont besoin.

Une protéine contenue dans les globules rouges

Chez l’être humain, l’hémoglobine est une protéine constituée de quatre sous-unités. La forme principale de l’adulte comprend deux chaînes alpha et deux chaînes bêta. Chacune de ces chaînes est associée à un groupe appelé hème, qui contient un atome de fer. C’est ce fer qui permet la fixation réversible d’une molécule d’oxygène. Une molécule d’hémoglobine peut ainsi transporter jusqu’à quatre molécules d’O₂. Comme l’hémoglobine est très abondante dans les globules rouges, elle permet au sang de transporter bien davantage d’oxygène que ne le ferait le plasma seul, dans lequel seule une petite quantité d’oxygène est dissoute.

Une fixation adaptée aux échanges respiratoires

Dans les capillaires des poumons, la concentration et la pression de l’oxygène favorisent sa fixation à l’hémoglobine, qui forme alors de l’oxyhémoglobine. Le sang oxygéné circule ensuite vers les organes. Dans les tissus, l’oxygène est moins abondant et il est consommé par les cellules : l’hémoglobine le libère donc progressivement. Son affinité pour l’oxygène est également influencée par les conditions locales, notamment l’acidité et la concentration en dioxyde de carbone. Dans un tissu très actif, qui produit davantage de CO₂ et d’acides, la libération de l’oxygène est favorisée. Ce mécanisme contribue à adapter l’apport d’oxygène aux besoins des cellules.

Une molécule essentielle au fonctionnement des organes

L’oxygène libéré par l’hémoglobine entre dans les cellules et participe à la respiration cellulaire, un ensemble de réactions qui produit une grande partie de l’énergie utilisable par l’organisme. Une diminution importante de la quantité d’hémoglobine, comme dans certaines anémies, peut donc réduire l’apport d’oxygène aux tissus et provoquer notamment une fatigue ou un essoufflement. La capacité de transport dépend à la fois de la quantité d’hémoglobine présente et de sa capacité à fixer l’oxygène.

Des variations responsables de maladies

La structure de l’hémoglobine dépend de gènes qui codent ses différentes chaînes. Certaines mutations peuvent entraîner des maladies, comme la drépanocytose ou les thalassémies. Dans la drépanocytose, une modification de l’hémoglobine peut déformer les globules rouges, qui prennent une forme caractéristique et circulent plus difficilement. Ces exemples montrent qu’une modification de la protéine ou de sa production peut perturber le transport de l’oxygène et le fonctionnement de la circulation sanguine.