Dinamica celulelor roșii din sânge în flux - O semnătură a proprietăților lor
Annie Viallat *, Jules Dupire și Marius Socol
Aderență și inflamație, U1067 Inserm UMR7333, 163, avenue de Luminy, 13288 Marseille Cedex 09, Franța
Celulele roșii din sânge sunt obiecte viscoelastice
Celulele roșii din sânge sunt celule cu o compoziție foarte simplă în comparație cu alte celule din corpul uman: niciun nucleu, o membrană lipidică exterioară de care este ancorat un citoschelet de spectrină, toate încapsulând o soluție concentrată de hemoglobină. Care sunt atunci proprietățile reologice intrinseci ale globulelor roșii care guvernează deformarea și orientarea lor într-un flux? Ele rezultă din contribuțiile viscoelastice individuale ale componentelor celulei: membrana și soluția internă sunt vâscoase, citoscheletul este elastic și formează cadrul celulei. În plus, forma discocitului celulelor roșii din sânge îi permite să se deformeze, păstrându-și constant suprafața și volumul.
Aceste proprietăți reologice celulare se pot deteriora în cazul unor, de exemplu, tulburări sistemice locale ale homeostaziei (diabet, hipertensiune) [1] și astfel afectează circulația sângelui. Prin urmare, este important să puteți caracteriza proprietățile reologice ale globulelor roșii și să înțelegeți ce tipuri de mișcare celulară induc sub flux.
Comportamentul celulelor roșii din sânge într-un flux: de la o mișcare a unui solid la cea a unei picături lichide
Experimentele noastre combină două tehnici de videomicroscopie pentru a obține imagini multidirecționale ale globulelor roșii din sânge. Descriem mișcările celulelor roșii din sânge într-un flux de forfecare simplu, realizat prin curgerea unui fluid de-a lungul unui perete plat staționar. Modificăm și controlăm viteza de forfecare, adică forța fluxului, prin ajustarea fluxului fluidului și căutăm să înțelegem originea reologică a mișcărilor observate.
De rostogoli cu giroscopul și roata: mișcarea celulelor roșii din sânge este o semnătură a elasticității citoscheletului său
Într-un articol pe care tocmai l-am publicat [7], arătăm că dinamica globulelor roșii este mult mai complexă decât apar. Mai întâi arătăm că orientarea unei celule roșii din sânge care comută în flux în apropierea unui perete variază pe măsură ce fluxul se schimbă. La debit scăzut, celulele roșii din sânge se prăbușesc. Pentru un flux suficient de puternic, celula este poziționată paralel cu planul de forfecare pentru a se rostogoli aproape de perete ca roata unei biciclete. Între rotire și rolă, axa celulei roșii din sânge s-a rotit spontan cu 90 °. Mai precis, fiecare flux corespunde, pentru o globulă roșie sănătoasă, unei orientări particulare care este asociată cu o mișcare de precesie 1 a axei de simetrie a celulei sanguine, oarecum asemănătoare, dar mai complexă, a unui giroscop (Figura 1). În comparație, celulele roșii din sânge rigidizate cu un medicament își păstrează mișcarea de cădere indiferent de debitul aplicat. Orientarea celulei sanguine în flux este o adevărată semnătură a modulului elastic al celulei. Mai mult, credem că aspectul rulmentului evită deformările celulare costisitoare din punct de vedere energetic.