TPE Savants et science, hier et aujourd`hui Les groupes sanguins.

TPE
Savants et science, hier et aujourd'hui
Les groupes
sanguins.
JAECK JEREMY 1ère S3
Introduction :
Chaque année, 500 000 malades sont transfusés en France. Malheureusement, ce chiffre
augmente tous les ans. Il faut donc de plus en plus de donneur de sang. Mais qu’est-ce que le
sang ? Le sang est un tissu liquide, transporté dans notre corps grâce aux vaisseaux
sanguins. Il est composé de globules rouges, qui oxygènent le corps ; de globules blancs, qui
défendent le corps ; ainsi que de plaquettes qui empêchent les hémorragies.
Il existe plusieurs types de groupes sanguins : le groupe A, le B, le AB et le O.
Qu’est ce que les groupes sanguins et en quoi sont
ils utiles ?
I) Les groupes sanguins
A) Biographie de Karl Landsteiner et découverte des systèmes ABO et
Rhésus.
Karl Landsteiner est né en 1868 à Vienne. Alors qu’il n’avait que 6 ans, son père, un grand
journaliste meure. Plus tard, il commença des études de médecine à l’université de Vienne
et obtient son diplôme en 1891. Lors de ses études, il commence des recherches en
biochimie ; pour ensuite approfondir ses connaissances en chimie, il passe 5 ans dans un
laboratoire de Zurich, puis de Munich. En 1896, il devient assistant à l’institut de l’hygiène
de Vienne. A cette époque il s’intéresse au système immunitaire et aux anticorps.
Karl Landsteiner dans son laboratoire
En 1900 il observe que si l’on mélange le sang de deux personnes différentes, on pouvait
voir une agglutination des globules rouges et quelques fois le sang se mélangeait
normalement. Il explique alors les nombreux accidents transfusionnels survenus
jusqu’alors. L’agglutination est en fait le résultat d’une réaction immunitaire entre les
antigènes portés par les globules rouges de l’une des personnes et des anticorps contenu
dans le sérum* de la deuxième personne. Deux antigènes sont alors reconnus à la surface
des globules rouges : l’antigène A et l’antigène B. « Tout sujet possède dans son sérum les
anticorps correspondant aux antigènes absent de ses globules rouges » en conclura
Landsteiner. Grâce à cette découverte, le sang humain put être classé en quatre groupes :
A, B, AB et O (O étant le groupes où les globules rouges ne présentent aucun antigène à sa
surface.). Ce système fut appelé tout simplement système ABO. Cette découverte permit
à Karl Landsteiner d’obtenir le prix Nobel de médecine en 1930.
En 1919, suite au démantèlement de l’empire Austro-hongrois, Landsteiner obtient une
nomination à l’université de La Haye. Puis, l’institut Rockfeller situé à New York propose un
poste au chercheur, il saute sur l’occasion, la situation des juifs en Europe devenant de
plus en plus difficile et devient citoyen Américain. Là-bas il continue ses recherches sur
l’immunologie, étant donné que les transfusions étaient toujours à risque. En 1939, il
assiste à un accident transfusionnel en compagnie de Philippe Lévine, alors que la femme
était du même groupe sanguin que sont donneur.
Il observe dans le sang de la femme un nouvel anticorps : le facteur Rhésus. La femme
est Rh-, son mari (le donneur) est Rh+ et le fœtus que portait la mère était du même
groupe que son père, il a donc sensibilisé sa mère durant la grossesse et lorsqu’elle à reçu
le sang de son mari, elle à développé des anticorps anti-Rhésus, d’où l’accident
transfusionnel. Pour la petite histoire, le nom « Rhésus » est donné alors que Landsteiner
immunise des lapins avec du sang de macaques de race Rhésus.
Le singe rhésus
Un deuxième groupe sanguin était trouvé : le système Rhésus.
En 1943, Landsteiner meurt d’une mort digne d’un scientifique : une crise cardiaque dans
son laboratoire, pipette à la main.
L’OMS choisi le 14 juin, jour de sa naissance comme journée internationale de don du sang
L’Autriche l’honorera en mettant son portrait sur les billets de 1000 schillings autrichien.
Billet de 1000 schillings autrichien
B) Le système ABO
Dans notre sang sont présent des globules rouges. Appelés aussi hématies, c’est grâce à eux
que le dioxygène est transporté à travers notre corps. Sur chaque hématie de notre corps
sont disposés des molécules de nature glycoprotéique appelés ici agglutinogènes.
Il existe deux types d’agglutinogènes : les agglutinogènes A et les B.
Si nos hématies possèdent des agglutinogènes A, nous sommes du groupe A.
Si nos hématies possèdent des agglutinogènes B, nous sommes du groupe B.
Si nos hématies possèdent des agglutinogènes A et B, nous sommes du groupe AB.
Et enfin si nos hématies ne possèdent aucun agglutinogène, nous sommes du groupe O.
Une hématie du groupe A possède des agglutinogènes A
Une hématie du groupe B possède des agglutinogènes B
Une hématie du groupe AB possède des agglutinogènes A et B
Une hématie du groupe O ne possède pas d’agglutinogène
Avec chaque antigène fonctionne forcément un anticorps. Ces anticorps sont appelés
agglutinine.
Tout comme les agglutinogènes, il en existe deux types : les a et les b. L’agglutinine inverse à
l’agglutinogène sera toujours présente dans le sang. Par exemple, une personne de groupe A
possède des agglutinines b, une personne de groupe O possédera les deux agglutinines. Une
agglutinine possède plusieurs sites complémentaires à un agglutinogène, de sorte que si des
agglutinines A sont mises en contact avec des agglutinogènes A, il se forme un gros amas de
globule rouge, comme celui qu’avait remarqué Karl Landsteiner.
Le groupe A fabrique des agglutinines b
Le groupe B fabrique des agglutinines a
Le groupe AB ne fabrique aucune agglutinine et le groupe O fabrique les deux.
C) Le système Rhésus
Le système rhésus est un groupe sanguin plus simple à comprendre.
En effet il ne fait entrer en jeu qu’un antigène : l’antigène Rh.
On est Rhésus positif ou Rh+ si l’on possède l’antigène Rh à la surface de ses hématies. On
est Rhésus négatif ou Rh- si l’on ne possède pas cet antigène.
Il n’y a normalement pas d’anticorps anti-Rhésus naturellement présent dans le sang, sauf
dans le cas où une personne Rh- recevait accidentellement du sang Rh+. Ceci ne provoque de
dommage directement, mais il faut éviter de lui redonner du sang Rh+ au risque d’un accident
transfusionnel. Autre cas de production d’anticorps anti-Rh : si une mère Rh- porte un enfant
Rh+ de père Rh+, la mère produit alors des anticorps anti-Rh. Contrairement au premier cas,
ce cas est plus grave. En effet, cela provoque une maladie hémolytique du nouveau-né (une
destruction des globules rouges par les anticorps de la mère). Cette maladie frappait souvent
les deuxièmes ou troisième nés d’une mère Rh- et d’un père Rh+, qui conduisait à la mort de
l’enfant dès sa naissance. La fréquence et la gravité de cette maladie ont été largement
réduites par le dépistage d’anticorps anti-Rh chez les femmes Rh- enceintes. On soignait
d’abord cette maladie par le remplacement total du sang du nouveau-né dès la naissance.
Aujourd’hui on la prévient en détruisant les anticorps anti-Rh de la mère.
Le sang de groupe A- n’a pas d’antigènes anti-Rh, mais il possède des anticorps anti-Rh.
D) Génétique des groupes sanguins.
Les molécules à l’origine des groupes sanguins sont des glycoprotéines. Elles diffèrent entre
elles par la chaîne glucidique associée aux protéines.
La synthèse de cette chaîne glucidique est effectuée en plusieurs étapes, chacune d’elles
étant catalysée par une enzyme. Seules les deux dernières étapes sont concernées dans la
distinction entre les différentes glycoprotéines.
L’avant dernière étape (étape 1 sur le schéma) est sous la dépendance d’un gène dont on
connaît deux allèles<, H et h. l’allèle H code une enzyme fonctionnelle (H) l’allèle h code une
enzyme non fonctionnelle (h).
La dernière étape (étape 2) est sous la dépendance d’un autre gène, le gène responsable des
groupes sanguins, dont on connaît les trois allèles qui codent les trois enzymes A, B, O.
l’enzyme O n’est pas fonctionnelle. La présence simultanée des enzymes A et B dans une
cellule permet la réalisation du phénotype AB.
Précuseur
Enzyme
Etape 1
Molécule H
Enzyme 0
Molécule H
Enzyme A
Molécule 0
Molécule B
Groupe sanguin du père
A
Groupe
B
sanguin de
AB
la mère
O
A
B
AB
O
A ou O
A, B, AB ou O
A, B ou AB
A ou O
A, B, AB ou O
B ou O
A, B ou AB
B ou O
A, B ou AB
A, B ou AB
A, B ou AB
A ou B
A ou O
B ou O
A ou B
O
Groupes
sanguins
possibles de
leurs enfants
Le gène codant pour le facteur Rhésus se trouve sur le chromosome 1 sous deux formes
allèliques : R et r
L’allèle R codant pour l’antigène est dominant alors que l’allèle r est récessif. Il existe donc
deux groupes rhésus :
RR et Rr donnent Rh+
rr donne Rh-
Groupe
mère
de
la
Rh+
Rh-
Groupe du père
Rh+
RhRh+ ou Rh+ ou RhRhRh+ ou RhRh-
Groupes
possibles
des enfants
II) Comment ont servi les groupes sanguins dans les avancées scientifiques ?
1) dans les transfusions
a) historique des transfusions
La transfusion sanguine est déjà décrite dans certains traités de médecine d’Egypte ou de
Rome antique. Néanmoins, c’est William Harvey (1578-1657) qui fut le premier à découvrir
la circulation sanguine et sont fonctionnement.
Grâce à cette découverte, le scientifique Christofer Wren (1632-1723) put mettre au
point des appareils à injecter du liquide dans la circulation sanguine.
Plus tard, un patient de 15-16ans atteint de fièvres et déjà traité d’une vingtaine de
saignées, il présente des pertes de mémoire et une grande difficulté à se mouvoir. JeanBaptiste Denis pratique alors sur lui la première transfusion sanguine chez l’homme, le 15
juin 1667. Le traitement consiste à faire l’échange de 3 onces de sang du patient (environ
100ml), contre 9 onces (environ 300ml) de sang de mouton. A court terme on voyait une
très nette amélioration et une reprise de l’activité physique.
En 1667, Jean-Baptiste Denis procéda à 4 transfusions, les deux premiers survécurent, le
troisième mourut. Le quatrième à été transfusé 2 fois ; le 19 décembre 1667 il reçu une
première transfusion de 10 onces (environ 330ml) de sang de veau, sans amélioration
notable, ce qui suscita une deuxième transfusion. Ce deuxième geste ne fut pas accepté
chez le patient, il présentait multiples symptômes : accélération du pouls, sueurs, douleurs
lombaires et nausées. Le lendemain, ce patient urina un grand verre d’urine noir. JeanBaptiste Denis venait de décrire le premier accident transfusionnel. Plus tard, ce même
patient décéda, sa femme lança un procès contre Mr Denis et obtint l’interdiction des
transfusions sanguines sans l’autorisation d’un médecin de la Faculté de Paris. Enfin, en
1676, un édit parlementaire interdit les transfusions, ce qui mit fin à l’histoire de la
transfusion en France.
En 1674, Van Leeuwenhoeck découvre le globule rouge : « J’ai observé le sang de ma main
et j’ai trouvé qu’il consiste en globules rouges nageant dans un liquide clair. »
En 1818, James Blundel pratique les premières transfusions avec du sang humain. Mais il
ne sais pas encore comment empêcher le sang de coaguler, c’est pourquoi il pratique
toujours des saignées, et invente des appareils pour faciliter la transfusion.
De 1818 à 1827, il publie les résultats de 10 patients transfusés. Il considère les résultats
convaincants chez 5 d’entres eux et un échec chez les 5 autres.
En 1900, Karl Landsteiner découvre les groupes sanguins ABO, ce qui lui valut le prix
Nobel 1930. Grâce à son équipe New-yorkaise, établie depuis 1922, il trouve de nombreux
groupes sanguins, notamment le Rh, ce qui expliqua nombreux accidents transfusionnels.
A cette époque, la transfusion sanguine reste un acte chirurgical nécessitant la
dénudation de vaisseaux du donneur et du receveur, toujours une veine pour le receveur,
mais parfois une artère pour le donneur. Ce n’est donc pas un acte anodin.
C’est en 1910 que l’on observe la première maladie transmise par transfusion sanguine : le
paludisme.
Durant la guerre de 1914-1918, les médecins utilisèrent souvent les transfusions, mais
avaient du mal a faire des connections entre les artères du donneur et les veines du
receveur. On à eu alors l’idée d’utiliser un anti-coagulant : la citrate.
La première réserve de sang fut mise en place à la Mayo Clinic aux USA, mais la première
véritable « banque de sang » fut le Cook Hospital également aux USA ; le sang pouvait y
être conservé jusqu’à 10 jours.
Norman Bethune est l’un des grands noms de la
transfusion durant la période d’entre deux guerres. Il créé la première « banque de sang »
en Europe et inventa le système de collecte de sang mobile (le sang est prélevé dans les
lignes arrières puis est envoyé au front).
Durant la deuxième guerre mondiale et peux après, 3 techniques sont découvertes et
encore utilisés aujourd’hui. En 1940, Edwin Cohn réussi à fractionner le plasma en ses
différentes protéines, ce qui permet la préparation d’albumine. Pendant la guerre, Loutit
et Mollison mettent au point la technique de conservation du sang encore utilisé
maintenant, l’ACD (Acide citrique, Citrate, et Dextrose). Enfin, en 1952, Walter et
Murphy créent la première poche à transfusion en plastique au lieu du verre utilisé
ultérieurement.
b) Méthode de transfusions et compatibilités
Pour mener à bien une transfusion, des précautions sont prises pour que le patient ne fasse
pas de choc dû à une incompatibilité. Tout d’abord on vérifie le groupe sanguin du transfusé
dans son dossier médical. Ensuite une poche de produit demandé (sang total, plaquettes,
immunoglobuline,…) et commandé à la banque de sang la plus proche, elle doit bien sur être
compatible avec le receveur. Voici le tableau de compatibilité :
R
e
c
e
v
e
u
r
Donneur
OO+
O+
+
A+
A+
+
B+
B+
+
AB- +
AB+ +
O+
+
+
+
+
A+
+
+
+
A+
+
+
B+
+
+
+
B+
+
+
AB+
+
AB+
+
En résumé de ce tableau : si vous êtes du groupe O-, vous êtes donneur universel. Si vous
êtes de groupe AB+, vous êtes receveur universel.
Une fois la poche de sang arrivée, un test est fait pour voir si le sang et bien compatible,
voici l’exemple d’une transfusion d’un patient A+ :
Du sang est prélevé au doigt du patient et est posé sur une carte de test.
Des produits anti-a et anti-b sont présents sur la carte, une goutte de sérum fi est déposée
sur chaque zone prévue afin de mieux diluer le sang aux produits.
Le sang du patient est mélangé aux produits à l’aide d’une spatule en plastique.
Une goutte de sang de la poche est déposée sur la carte de test.
Puis cette goutte est à son tour mélangée aux produits.
On voit une agglutination dans les cases anti-a, et non dans les cases anti-b ; le receveur et la
poche sont donc tout deux compatibles.
2) Répartitions des groupes sanguins dans la population
O+
A+
Population
38%
Mondiale
Population
36,5 %
Française
B+
O-
A-
AB+
B-
AB-
34%
9%
7%
6%
3%
2%
1%
38,2 %
7,7 %
6,5 %
6,8 %
2,5 %
1,4 %
0,4 %
40%
35%
30%
25%
20%
Population Mondiale
15%
Population Française
10%
5%
0%
O+
A+
B+
O-
A-
AB+
B-
AB-
3) Retrouver l’origine géographique de l’homme.
Luigi Cavalli-Sforzza est un grand scientifique italien, spécialiste de la génétique et de la
population. Il à essayé de retracer l’histoire des migrations humaines à l’aide des gènes et est
arrivé très proche des conclusions de ses collègues anthropologues.
Il dit dans son article que l’on ne peut pas se baser sur la présence d’un gène ou non, car
toutes les populations possèdent presque tout le répertoire des gènes existants. Il continue
en affirmant que c’est la fréquence observée des différents allèles des gènes qui différencie
les populations.
Il prend pour cela l’exemple simple du facteur Rhésus. Ce caractère existe sous deux formes
(positive et négative) et est déterminé par un seul gène, de plus pour raison médicale, il a été
étudié dans des milliers de populations. L’alléle Rh- est plus fréquent en Europe, plus rare en
Afrique et en Asie de l’Ouest, et presque inexistant en Asie de l’Est et chez les indigènes
d’Afrique et d’Australie. Pour différencier les populations, le chercheur soustrait le
pourcentage d’individu Rhésus négatif entre deux groupes, par exemple les Anglais, avec 16%
de Rh-, diffèrent des Basques, qui ont 25% de Rh-, de 9%. Les généticiens pratiquent une
opération un peu plus complexe, mais à la base, les populations sont différenciées de cette
manière. On obtient donc une distance génétique qui permet de retracer les liens entre ces
deux populations. Néanmoins le seul facteur Rhésus n’aide pas beaucoup et les scientifiques
ont recours à de nombreux autres gènes.
Conclusion :
Les groupes sanguins ont été découverts en 1900 par Karl Landsteiner pour le système ABO
et en 1939 par le même scientifique pour le système Rhésus. Ces groupes sanguins sont dus à
la présence ou non de molécules glycoprotéiques sur les hématies. Par exemple le groupe A
possède des molécules A, le groupe AB des molécules A et B et le groupe O aucune molécule.
Pour le système Rh, le groupe positif possède la molécule Rh et le groupe négatif ne la
possède pas. On à vu qu’ils servaient à quelques généticiens afin de retracer les migrations
des peuples et qu’ils étaient surtout utiles pour ne pas faire de réactions lors des
transfusions. Néanmoins, les transfusions n’étaient pas sans risques jusqu’il y à quelques
années. En effet, dans les années 1990 l’affaire du sang contaminé à fait débat. Des
personnes atteintes de certaines maladies transmissibles par le sang ont fait don de celui-ci.
Ce qui a eu pour conséquence de contaminer de nombreuses personnes saines. A partir de ce
moment, les contrôles pour le don du sang ont été beaucoup plus stricts.
Bibliographie
http://www.noemiegrynberg.com/rubrique,karl-landsteiner,101546.html
http://www.inrp.fr/Acces/biotic/gpe/dossiers/Abo/html/decouverte.htm
http://www.ints.fr/
http://www.lescahiersdhistoire.net/45eri/file/Historique_Transfusion.pdf
http://www.gralon.net/articles/materiel-et-consommables/materiel-medical/article-latransfusion-sanguine---histoire-d-une-invention-3831.htm
http://www.linternaute.com/sante/magazine/biologie/groupes-sanguins/groupessanguins.shtml
http://sante-medecine.commentcamarche.net/faq/3267-groupe-sanguin
http://cours.cegep-st-jerome.qc.ca/101-902m.f/bio902/cardiovasculaire/Sang/systemeABO.htm
http://www.linternaute.com/sante/magazine/groupes-sanguins/
http://axiome-x.tripod.com/comprendrelesgroupessanguins/id1.html
Le sang et les hommes Jacques-Louis BINET
Des groupes sanguins aux empreintes génétiques Charles SALMON
Dossier Pour la science (édition française de scientific american) Dossier Hors série Octobre
1997