La chimie des couleurs du sang

Halloween est presque là, ce qui, pour un grand nombre de costumes, nécessitera un généreux arrosage de faux sang pour compléter le look. Vous avez probablement déjà une assez bonne idée des raisons de la coloration rouge du sang humain que le faux sang imite. Cependant, le rouge n’est pas la seule couleur de sang disponible – il existe également des variétés bleues, vertes, violettes et même incolores – et cela résulte des produits chimiques spécifiques qui composent le sang dans différents organismes.

Donc, commençons par ce que nous savons déjà. La plupart des gens auront appris que le sang humain, ainsi que celui de la plupart des autres vertébrés, est rouge en raison de l’hémoglobine, une grande protéine présente dans les globules rouges qui contient des atomes de fer dans sa structure. L’hémoglobine est ce que l’on appelle un pigment respiratoire, et elle joue un rôle vital dans l’organisme, en transportant l’oxygène vers les cellules et en ramenant le dioxyde de carbone vers les poumons où il peut être expiré. La grande protéine est constituée de quatre unités plus petites qui contiennent elles-mêmes de petites sections appelées hématies, chacune d’entre elles contenant un atome de fer. Celui-ci peut se  » lier  » à l’oxygène, donnant aux globules rouges leur capacité de transport de l’oxygène.

Les atomes de fer sont également responsables de la couleur de l’hémoglobine. Les hémoglobines individuelles sont des molécules conjuguées – elles ont beaucoup de liaisons doubles et simples alternées entre les atomes de carbone dans leur structure – et cette conjugaison leur permet d’absorber les longueurs d’onde de la lumière dans la partie visible du spectre, ce qui donne un aspect coloré. La présence de l’atome de fer modifie légèrement cette absorption, et à ce titre, l’hémoglobine est de couleur rouge lorsqu’elle est oxygénée, et d’un rouge légèrement plus foncé lorsqu’elle est désoxygénée.

C’est un mythe communément admis que le sang désoxygéné est bleu – après tout, si vous regardez à travers votre peau l’une de vos veines, qui transportent le sang désoxygéné loin des cellules de votre corps, elles ont une teinte bleu-gris certaine. Cependant, cette apparence est en fait due à l’interaction de la lumière avec le sang, la peau et les tissus qui recouvrent les veines. Il y a un regard détaillé sur les raisons un peu plus complexes pour lesquelles les veines apparaissent bleues, alors qu’elles sont rouges, dans cet article qui examine la question.

Il y a cependant certaines créatures pour lesquelles le sang bleu est la norme. Les crustacés, les araignées, les calmars, les pieuvres et certains mollusques ont tous du sang bleu en raison de la présence d’un pigment respiratoire différent. Plutôt que l’hémoglobine, ces créatures utilisent une protéine appelée hémocyanine pour transporter l’oxygène. La structure différente du pigment, ainsi que l’incorporation d’atomes de cuivre au lieu de fer, font que le sang est incolore lorsqu’il est désoxygéné, et bleu lorsqu’il est oxygéné. Ils se lient également à l’oxygène d’une manière différente de l’hémoglobine, deux atomes de cuivre se liant à chaque molécule d’oxygène.

Cela ne s’arrête pas là ; le sang vert, lui aussi, est possible, chez certaines espèces de vers et de sangsues. C’est un cas intéressant, dans la mesure où les unités individuelles de chlorocruorine, la protéine conduisant à une coloration verte du sang, sont en fait très similaires en apparence à l’hémoglobine. En fait, elles sont presque identiques – la seule différence est un groupe aldéhyde à la place d’un groupe vinyle dans la structure chimique (bien que le nom puisse suggérer le contraire, la chlorocruorine ne contient aucun atome de chlore).

Malgré cette différence mineure, il en résulte un changement de couleur notable – le sang désoxygéné contenant de la chlorocruorine est de couleur vert clair, et d’un vert légèrement plus foncé lorsqu’il est oxygéné. Curieusement, dans les solutions concentrées, il prend une couleur rouge clair. Un certain nombre d’organismes qui ont de la chlorocruorine dans leur sang ont également de l’hémoglobine présente, ce qui donne une coloration rouge globale.

La chlorocruorine n’est cependant pas toujours nécessaire pour avoir du sang vert, comme l’illustre le lézard skink à sang vert. Ce lézard se trouve en Nouvelle-Guinée, et bien que son sang contienne de l’hémoglobine comme les autres vertébrés, son sang est d’une couleur verte distinctive. Cette couleur est due à une différence dans la façon dont ils recyclent l’hémoglobine. Les humains recyclent l’hémoglobine dans le foie, en la décomposant d’abord en biliverdine, puis en bilirubine. Les lézards, cependant, ne sont pas capables de décomposer davantage la biliverdine, qui s’accumule donc dans leur sang, donnant une couleur verte assez intense pour dominer la couleur rouge de l’hémoglobine.

Enfin, le sang violet est également possible, bien que dans une gamme limitée de vers marins (y compris les vers péniens plutôt malheureusement nommés). Cette couleur est causée par un autre pigment respiratoire différent, cette fois-ci appelé hémorythrine. L’hémorythrine contient des unités individuelles qui contiennent elles-mêmes des atomes de fer ; lorsqu’il est désoxygéné, le sang est incolore, mais lorsqu’il est oxygéné, il est d’un rose violet vif. Comme la plupart des autres pigments respiratoires, elle est beaucoup moins efficace que l’hémoglobine, n’ayant dans certains cas qu’environ un quart de la capacité de transport de l’oxygène.

Ce qui est peut-être le plus intéressant dans la variation des couleurs du sang, c’est qu’elle met en scène l’évolution apportant des solutions différentes au même problème – dans ce cas, le transport de l’oxygène. Il est amusant de penser que, si notre sang incorporait des pigments respiratoires contenant du cuivre au lieu du fer, nous pourrions tous nous tartiner de faux sang d’une autre couleur pour Halloween au lieu du rouge !

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