Les hémocyanines sont des protéines respiratoires utilisées pour transporter l’oxygène chez les mollusques et les crustacés, ainsi que chez certains insectes. Leur fonction est analogue à celle de l’hémoglobine présente dans le sang des vertébrés. L’hémoglobine et les hémocyanines sont toutes deux des métalloprotéines ou des protéines qui contiennent un ion métallique, mais les hémocyanines contiennent du cuivre plutôt que du fer et ne sont pas liées aux cellules sanguines. Au lieu de cela, ils flottent librement dans l’hémolymphe, le fluide circulatoire des crustacés et des mollusques. Ces protéines ont été étudiées pour leurs bienfaits thérapeutiques, notamment leur utilisation comme traitement potentiel contre le cancer.
De nombreux organismes utilisent les hémocyanines pour le transport de l’oxygène. Les mollusques en particulier, un groupe d’invertébrés qui comprend des palourdes, des patelles, des escargots, des calmars et des espèces apparentées, en dépendent. Les limules, les homards, les crabes et autres arthropodes utilisent également ces protéines, tout comme certains insectes.
Pour les crustacés et les mollusques qui vivent dans des environnements aquatiques froids et pauvres en oxygène, les hémocyanines sont plus efficaces que l’hémoglobine comme méthode de transport de l’oxygène. En tant que protéine flottante, l’hémocyanine peut exister en plus grande densité dans l’hémolymphe que l’hémoglobine, qui doit être contenue dans les cellules. La densité accrue des protéines respiratoires permet à l’organisme de « capter » plus d’oxygène, une capacité utile dans les environnements à faible teneur en oxygène.
L’inconvénient d’avoir une concentration élevée d’hémocyanine dans l’hémolymphe est qu’elle augmente la viscosité du fluide respiratoire, ce qui rend plus difficile pour l’organisme de faire circuler le fluide autour de son corps. Pour cette raison, l’hémocyanine est la plus avantageuse pour les organismes qui dépensent moins d’énergie pour se déplacer, tels que les limules et les mollusques qui se déplacent lentement. Dans les milieux terrestres avec des conditions environnementales différentes, l’hémoglobine est la protéine de transport d’oxygène la plus efficace. Les quelques insectes qui ont des hémocyanines les conservent plus comme un trait ancestral – un vestige de l’évolution des temps anciens – que comme un avantage fonctionnel.
La métalloprotéine d’hémocyanine se compose chimiquement de deux atomes de cuivre liés à une molécule d’oxygène diatomique – une molécule contenant deux atomes d’oxygène. Lorsque le cuivre se lie à l’oxygène pour le transporter tout au long de l’hémolymphe, il s’oxygéne et change de couleur, virant au bleu. Ce changement de couleur explique la coloration bleu-violet que l’on peut observer chez certains crabes et homards.
La recherche a indiqué que les hémocyanines de certains mollusques peuvent avoir des applications médicinales. L’hémolymphe de Concholepas concholepas, également connue sous le nom d’ormeau chilien, contient des protéines respiratoires qui réduisent les tumeurs de la vessie chez la souris. La patelle, Megathura crenulata, fournit l’hémocyanine de patelle (KLH), qui est purifiée pour une utilisation en biotechnologie. Plus précisément, la KLH est utilisée comme protéine porteuse pour les anticorps. Il peut également être utile en tant que composant de vaccins contre le cancer.