Journée mondiale du don de sang | Désormais, n’importe quel type de sang peut être transformé en sang de groupe O ?

Produit par : Science Popularization China

Auteur : Équipe Denovo

Producteur : China Science Expo

Le 14 juin est la Journée mondiale du donneur de sang. Des rues de la ville aux villages reculés, des jeunes étudiants aux personnes âgées, d’innombrables donneurs de sang interprètent par leurs actions le grand amour de l’humanité. Leurs bonnes actions ont non seulement sauvé d’innombrables vies mourantes, mais ont également permis de construire une solide ligne de défense pour la santé sociale.

Actuellement, les humains ne sont pas en mesure de produire du sang, et le sang dont nous avons tant besoin dépend toujours des dons d’autrui. Cependant, lors d’une transfusion sanguine, une incompatibilité de groupe sanguin peut être fatale. Parfois, même lorsqu’il y a un approvisionnement suffisant en sang dans la banque du sang, il peut toujours y avoir une pénurie en raison de groupes sanguins incompatibles.

Récemment, des scientifiques de l'Université technique du Danemark ont ​​réussi à convertir le sang de type A et de type B en sang de type O en utilisant une enzyme bactérienne dans les intestins. Cette avancée devrait permettre de résoudre le problème de la pénurie de sang.

Des scientifiques danois convertissent le sang A/B en sang O

(Source de l'image : Référence 1)

Groupe sanguin - le système d'identification des globules rouges

Le groupe sanguin est le « système de reconnaissance d’identité » propre à chaque globule rouge, car ils possèdent des molécules spécifiques de glycolipides et de glycoprotéines à leur surface, qui constituent des antigènes. Différentes combinaisons d'antigènes déterminent différents groupes sanguins, tels que le type A, le type B, le type AB et le type O. Ces antigènes sont comme les « cartes d'identité » des globules rouges et jouent un rôle essentiel dans le processus de transfusion sanguine.

Schéma du système d'identification des globules rouges

(Source de l'image : synthèse AI)

Lorsque nous recevons une transfusion sanguine, si le groupe sanguin ne correspond pas au nôtre, le système immunitaire reconnaîtra les antigènes étrangers et produira des anticorps pour les attaquer, ce qui entraînera une réponse immunitaire grave.

Par conséquent, la compatibilité des groupes sanguins peut garantir que les globules rouges peuvent transférer l’oxygène en douceur sans être rejetés par le système immunitaire. Comprendre la relation entre les groupes sanguins et les antigènes permet d’effectuer des transfusions sanguines et des transplantations d’organes en toute sécurité.

Le groupe sanguin O est-il vraiment universel ?

Le sang de type O est souvent appelé « groupe sanguin universel » car les globules rouges de type O ne possèdent pas d’antigènes de type A ou de type B à leur surface et ne sont pas susceptibles de provoquer une réponse immunitaire chez les receveurs d’autres groupes sanguins. Ils sont compatibles avec la plupart des autres groupes sanguins, ce qui signifie que le sang de groupe O est particulièrement adapté à la transfusion sanguine en cas d’urgence. Cependant, cette compatibilité s’applique principalement aux transfusions de globules rouges, et non de plasma.

Les globules rouges de type O peuvent être largement utilisés, mais le plasma de type O n’est pas omnipotent. Le plasma de type O contient des anticorps anti-A et anti-B, qui attaquent les globules rouges contenant des antigènes A ou B. Par conséquent, lors de la transfusion de plasma, le groupe sanguin du receveur doit être adapté pour éviter les réactions immunitaires et les complications.

Globules rouges dans le sang

(Source de l'image : synthèse AI)

En plus du système de groupe sanguin ABO, il existe également le système de groupe sanguin Rh.

Le facteur Rh a été découvert pour la première fois par Karl Landsteiner et Alexander Wiener en 1940 dans les globules rouges des singes rhésus, d'où le nom de facteur Rh. Plus tard, cet antigène a également été retrouvé dans le sang humain. Elle est classée en fonction de la présence ou de l’absence d’une protéine spécifique (le facteur Rh) sur la membrane des globules rouges. Le facteur Rh est également appelé antigène RhD. Si cet antigène est présent sur les globules rouges, il est dit Rh positif (Rh+) ; si cet antigène n'est pas présent, on parle de Rh négatif (Rh-).

Le sang de type O Rh négatif est considéré comme le plus « universel » car il ne possède ni antigènes de type A ou de type B ni antigènes Rh. Ce groupe sanguin est particulièrement important dans les situations d’urgence car il provoque rarement une réponse immunitaire.

Cependant, le sang de type O Rh négatif est relativement rare dans le monde, donc dans les situations non urgentes, les transfusions de sang compatible sont toujours prioritaires pour garantir l'utilisation rationnelle des ressources.

Réaliser une intervention chirurgicale sur les globules rouges pour changer le groupe sanguin

Le groupe sanguin ABO des globules rouges dépend de la structure des chaînes d'oligosaccharides à leur surface. Les chaînes d'oligosaccharides sont des molécules de glucides à chaîne courte formées de plusieurs molécules de monosaccharides reliées par des liaisons glycosidiques. Ils sont généralement composés de 2 à 10 monosaccharides et se situent entre les monosaccharides simples et les polysaccharides complexes. Les globules rouges de type O ne contiennent ni antigènes A ni antigènes B, mais l'antigène H. L'antigène H est composé d'un fucose ajouté à un précurseur de chaîne oligosaccharidique. À l’exception du type extrêmement rare de Bombay, presque tout le monde possède l’antigène H sur ses globules rouges.

Le gène A des individus de type A code pour la N-acétylgalactosamine transférase, une enzyme qui ajoute une N-acétylgalactosamine à l'extrémité de l'antigène H, formant l'antigène A (Science in the News). Le gène B des individus de type B code pour la galactosyltransférase, une enzyme qui ajoute un galactose à l'extrémité de l'antigène H pour former l'antigène B.

À ce stade, tout le monde peut se sentir un peu confus. Veuillez regarder l'image ci-dessous. Pour faire simple, les globules rouges du groupe sanguin A ne contiennent qu’une seule molécule de N-acétylglucose de plus que les globules rouges du groupe sanguin O ; et les globules rouges du groupe sanguin B n'ont qu'une seule molécule de galactose de plus que les globules rouges du groupe sanguin O.

Diagramme des globules rouges de type A/B/O

(Source de l'image : dessinée par l'auteur)

Alors, existe-t-il un outil similaire à un scalpel qui peut éliminer le N-acétylglucose et le galactose supplémentaires sur les globules rouges de type A/B ? Cela existe vraiment. En utilisant certaines enzymes biologiques, vous pouvez effectuer une intervention chirurgicale sur les globules rouges !

Schéma de réalisation d'une intervention chirurgicale sur les globules rouges à l'aide d'enzymes biologiques

(Source de l'image : dessinée par l'auteur)

La conversion du groupe sanguin n’est pas une technologie nouvelle

Dès les années 1950 et 1960, des études ont montré que les enzymes de certaines bactéries peuvent éliminer les antigènes A et B de la surface des globules rouges. Ces découvertes ont ouvert la voie aux scientifiques pour tenter de modifier les groupes sanguins grâce à des enzymes. Au début des années 1980, des scientifiques du New York Blood Center ont utilisé une enzyme issue des grains de café pour convertir les globules rouges de type B en globules rouges de type O dans le cadre d’un petit essai mené auprès de volontaires. Les résultats ont montré que ces globules rouges de type O convertis avaient une activité et une survie normales dans le corps.

Dans les années 1990, l’étude a été élargie et les globules rouges de type B traités ont été transfusés à des volontaires sains de type O et de type A, sans aucune réaction indésirable dans la grande majorité des cas.

En 2000, des scientifiques de la faculté de médecine de Harvard ont transfusé des globules rouges de type O modifiés à 21 patients de type A ou de type O. Les résultats des tests ont montré que, par rapport au groupe témoin, le taux d'hémoglobine du groupe test était normal et la période de survie des globules rouges était également normale. Seulement deux semaines après la transfusion sanguine, le titre anti-B de cinq patients a augmenté, c'est-à-dire que la concentration d'anticorps contre les antigènes des globules rouges de type B dans le sang a augmenté, mais aucune autre réaction indésirable n'a été observée.

Vous avez peut-être remarqué que dans les premières études, les scientifiques se concentraient principalement sur la transformation des globules rouges de type B plutôt que des globules rouges de type A. La raison principale est que l’expression de l’antigène A sur les globules rouges est plus compliquée et pas aussi simple que le schéma ci-dessus.

L'antigène A est composé d'une série de molécules de sucre qui sont liées à la surface des globules rouges par l'intermédiaire de la N-acétylgalactosamine (GalNAc). Les globules rouges de type A contiennent non seulement des antigènes A, mais également une variété de sous-types A différents. Les structures de ces sous-types sont complexes et diverses, ce qui rend difficile pour une seule enzyme d’éliminer efficacement tous les types d’antigènes A.

L'expression de l'antigène A sur les globules rouges est plus complexe (schéma)

(Source de l'image : synthèse AI)

Perspectives d'application clinique de la conversion du groupe sanguin

En 2022, des scientifiques de l'Université de Cambridge ont réussi à changer le groupe sanguin des reins de trois donneurs décédés en groupe O. L'étude a utilisé un dispositif appelé « machine de perfusion à température régulée » pour perfuser les reins donnés avec du sang contenant des enzymes spécifiques qui éliminaient les marqueurs de groupe sanguin de la paroi des vaisseaux sanguins du rein, convertissant les reins au sang de type O universellement accepté. Ce résultat de recherche révolutionnaire devrait permettre de réduire le temps d’attente des patients en attente d’une greffe de rein et d’augmenter le taux de réussite des greffes.

Récemment, dans un article publié dans Nature Microbiology, des chercheurs de l’Université technique du Danemark et de l’Université de Lund en Suède ont rapporté une découverte importante. Ils ont découvert un groupe d'enzymes dans Akkermansia muciniphila (AKK), une bactérie qui colonise l'intestin (le processus par lequel les micro-organismes s'installent dans des parties spécifiques de l'hôte et commencent à se multiplier), qui peuvent convertir des antigènes connus et jusqu'alors inconnus dans les globules rouges humains, changeant le sang en type O.

L’équipe de recherche a effectué un criblage biochimique des enzymes produites par Akkermansia muciniphila qui sont capables de décomposer les glycanes dans le mucus. Ils ont découvert une combinaison unique d'enzymes capables de convertir efficacement les globules rouges de type A et de type B en type O. Ces enzymes sont également efficaces contre les types étendus d'antigènes A et B récemment découverts et réduisent les réponses d'inadéquation dans le test, en particulier pour les globules rouges de type B commutés. Même pour l'antigène A et son antigène étendu à la surface des globules rouges avec des structures relativement complexes, l'efficacité d'élimination de l'AKK est assez élevée. Ils ont découvert que seulement 0,5 μM d’AmGH36A (un type d’AKK) était nécessaire pour convertir complètement l’antigène A de trois donneurs en 30 minutes.

Cette découverte devrait devenir un outil clinique potentiel pour augmenter l’approvisionnement en sang universellement compatible et fournir une nouvelle façon de résoudre la contradiction entre l’offre et la demande de sang.

Schéma des antigènes des groupes sanguins A, B et O sur les globules rouges et la mucine

(Source de l'image : Référence 1)

Conclusion

Les progrès de la recherche scientifique sont passionnants. Peut-être qu’à l’avenir, grâce à la technologie de conversion des groupes sanguins, nous pourrons résoudre efficacement le problème de « biais » dans l’approvisionnement en sang et parvenir à une distribution plus équilibrée des ressources sanguines. Cependant, les technologies de bio-ingénierie telles que la transformation du groupe sanguin des globules rouges et la différenciation des globules rouges induite par les cellules souches sont toujours confrontées à d’énormes défis en termes d’efficacité de préparation, de stabilité du produit, de sécurité à long terme et de coût économique. Ces technologies ont encore un long chemin à parcourir avant de pouvoir être standardisées et fournies à grande échelle aux milieux cliniques.

Bien que les perspectives d’application clinique du sang modifié artificiellement soient vastes, elles sont également pleines d’incertitudes et de difficultés techniques. À ce stade, l’approvisionnement en sang dépend encore principalement des dons de sang volontaires et des dons de sang réguliers. Le don régulier de sang peut non seulement répondre à la demande urgente de sang, mais également améliorer l’efficacité d’utilisation des ressources sanguines grâce à une gestion scientifique et une répartition raisonnable.

La Journée mondiale du don de sang est arrivée, allons donner notre sang ensemble !

Références :

1. Jensen, Mathias, et al. « Les exoglycosidases d'Akkermansia muciniphila ciblent les antigènes des groupes sanguins étendus pour générer du sang ABO-universel. » Nature Microbiologie (2024) : 1-13.

2. Rahfeld, Peter, et al. « Une voie enzymatique dans le microbiome intestinal humain qui convertit le sang de type A en sang de type O universel. » Nature Microbiologie 4.9 (2019) : 1475-1485.

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4. Hakomori, Senitiroh et Genève D. Strycharz. « Substances cellulaires des groupes sanguins. I. Isolement et composition chimique des isoantigènes des groupes sanguins ABH et Leb de nature sphingoglycolipidique. » Biochimie 7.4 (1968) : 1279-1286.

5. Goldstein, Jack, et al. « Les érythrocytes du groupe B convertis enzymatiquement en groupe O survivent normalement chez les individus A, B et O. » Sciences 215.4529 (1982) : 168-170.

6. Kruskall, Margot S., et al. « Transfusion à des patients des groupes sanguins A et O de globules rouges du groupe B qui ont été convertis enzymatiquement en groupe O. » Transfusion 40.11 (2000) : 1290-1298.

7. MacMillan, Serena, et al. « Conversion enzymatique des reins du groupe sanguin humain A en groupe sanguin universel O. » Nature Communications 15.1 (2024) : 2795.