Et si le sang humain se transformait en une sorte de bave caoutchouteuse capable de rebondir sur une plaie et d’empêcher celle-ci de saigner en un temps record ?
Jusqu’à présent, la manière dont l’hémolymphe, ou sang d’insecte, pouvait coaguler si rapidement à l’extérieur du corps restait un mystère. Des chercheurs de l’Université de Clemson ont enfin compris comment cela fonctionne en observant des chenilles et des cafards. En modifiant ses propriétés physiques, le sang de ces animaux peut sceller les plaies en une minute environ, car l’hémolymphe aqueuse qui saigne initialement se transforme en une substance viscoélastique à l’extérieur du corps et se rétracte vers la plaie.
« Chez les insectes vulnérables à la déshydratation, la réaction mécaniste du sang après une blessure est rapide », a déclaré l’équipe de recherche dans une étude récemment publiée dans Frontiers in Soft Matter. « Cela permet aux insectes de minimiser la perte de sang en scellant la plaie et en formant des caillots primaires qui fournissent un échafaudage pour la formation de nouveaux tissus. »
Limon mystérieux
L’hémolymphe a une composition radicalement différente de celle du sang des vertébrés. Il est dépourvu de globules rouges et de plaquettes. Les cellules qui composent l’hémolymphe, appelées hémocytes, agissent comme des globules blancs chez les vertébrés, remplissant des fonctions telles que manger des bactéries potentiellement infectieuses et contribuer à la formation de caillots sur les plaies. Certains insectes ont du sang plus riche en hémocytes que d’autres. Même les formes larvaires de certaines espèces peuvent avoir plus d’hémocytes dans le sang que les adultes, de nombreux papillons et mites adultes ayant une hémolymphe pauvre en hémocytes par rapport aux chenilles.
Lors de l’expérimentation avec les chenilles du sphinx (Manduca sexta), les chercheurs ont placé la chenille dans un manchon en plastique dur percé de trous puis ont pratiqué une incision dans l’une de ses avant-pattes. L’hémolymphe verdâtre qui s’échappait de la plaie coulait comme de l’eau pendant quelques secondes. Cependant, il s’est rapidement épaissi en un fluide viscoélastique qui s’écoulait beaucoup plus lentement. Sa dernière goutte ne s’est pas détachée et est tombée mais s’est plutôt rétractée vers la plaie.
Tout cela s’est produit en 60 à 90 secondes. Des résultats similaires ont été observés avec des blattes (Périplanète américaine) lorsque la pointe d’une antenne a été sectionnée.
Chez les deux espèces d’insectes, après la rétractation de l’hémolymphe, un caillot a commencé à se former. La croûte de ce caillot est devenue si dure chez les blattes que même une aiguille en tungstène ne pouvait pas la pénétrer.
C’est dans le sang
Pour étudier la structure des caillots d’hémolymphe, les scientifiques ont rassemblé une partie du matériau visqueux (mais pas complètement coagulé) provenant des blessures des chenilles et des blattes et l’ont examiné en utilisant une microscopie à contraste de phase. Le contraste de phase améliore le contraste et permet donc de voir les détails (tels que les cellules) dans des échantillons transparents tels que l’hémolymphe. L’hémolymphe partiellement coagulée était constituée de ce qui est décrit dans l’étude comme des « filaments polymères avec des hémocytes incrustés », les caillots provenant de plaies plus anciennes étant plus visqueux ou plus épais que ceux provenant de plaies plus récentes.
Certains spécimens contenaient des morceaux de croûte provenant de croûtes qui avaient commencé à se former sur des plaies cicatrisées. Ceux-ci ont été lyophilisés pour empêcher l’eau restante de les déformer, puis observés à l’aide d’imagerie aux rayons X, micro-CT et SEM, qui ont montré que la partie externe de la croûte, la plus exposée à l’air, était plus dense. Le matériau de la croûte contenait également de grands agrégats d’hémocytes qui s’étaient assemblés en structures en chaîne pour former un caillot.
À quelle vitesse les hémocytes peuvent-ils commencer à s’assembler ? L’équipe est revenue et a observé une hémolymphe visqueuse mais non durcie suintant des blessures.
Alors que le saignement s’est arrêté après environ une minute, les hémocytes ont commencé à former une croûte environ trois minutes après la formation de la dernière goutte, qui s’est rétractée après s’être transformée en un fluide viscoélastique contenant des polymères suffisamment puissants pour l’épaissir et le retenir. Certains hémocytes formeraient des pseudopodes (un peu comme le font les amibes), qui s’attacheraient ensuite à d’autres hémocytes. Les agrégats qui en résultent rendent le fluide de plus en plus visqueux et finissent par former une croûte.
L’hémolymphe d’insecte n’est pas le seul type de fluide corporel à présenter des propriétés viscoélastiques. Même la salive est plus aqueuse lorsqu’elle quitte la bouche, mais devient plus visqueuse avec le temps hors du corps, par exemple lorsqu’elle s’étend du bout de la langue d’un chien. Le sang humain n’est pas viscoélastique. Cependant, cette étude pourrait avoir des implications pour la médecine humaine à l’avenir. Les chercheurs de Clemson pensent qu’il est possible que les progrès futurs nous confèrent certains des avantages des insectes en matière de cicatrisation des plaies.
« Nous espérons que nos découvertes susciteront l’intérêt des biochimistes et des biologistes moléculaires », ont-ils déclaré, « pour concevoir des épaississants à action rapide pour le sang des vertébrés, y compris le sang humain. »
Frontières de la matière molle, 2024. DOI : 10.3389/frsfm.2024.1341129