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PCEM-1

COURS D’HISTOLOGIE GÉNÉRALE année 2001-2002

Professeur Daniel BALAS

PCEM-1

COURS D’HISTOLOGIE GÉNÉRALE année 2001-2002

Professeur Daniel BALAS

RECOMMANDATIONS Dans ce cours d’histologie générale, conforme au programme national, nous nous sommes attachés à souligner les points essentiels de la morphologie, ceux utiles à la compréhension des mécanismes biologiques, en évitant de fournir des notions de détail qui alourdiraient inutilement i nutilement votre mémoire. mémoire. Nous avons fait une large part à l’illustration l ’illustration car la mémoire visuelle est capitale en histologie. A coté de l’illustration l’illus tration personnelle, de nombreuses figures de ce document sont interprétées à partir d’ouvrages de référence. Nous vous invitons à les consulter fréquemment, car vous y trouverez une iconographie plus complète et des renseignements complémentaires, complémentaires, vous permettant de parfaire vos acquis - Dadoune JP et coll, Histologie, Flammarion ed. - Künel W, Atlas d’histologie, Flammarion ed. - Krstic RV, Atlas d’histologie générale, Masson ed. - Poirier J et coll, Histologie moléculaire, Masson ed. L’histologie est d’autant plus facile à retenir que l’on observe un grand nombre nombre de clichés et d’images, avec des présentations différentes différentes de la discipline. L’étudiant peut tirer un grand grand avantage à la consultation consultation de sites spécialisés spécialisés sur internet. Ceux que nous avons selectionnés ci-dessous sont de très haute qualité. Vous les retrouverez comme base d’apprentissage en TP/TD de PCEM-2

Université Catholique Catholique de Louvain : Université du Wisconsin : Université du Kansas : Université de W-Australie : Karolinska Institutet :

http://www.md.ucl.ac.be/isto/  http://www.anatomy.wisc.edu/  http://www.kumc.edu/instruction/medicine/anatomy/histoweb/  http://teaching.anhb.uwa.edu.au/mb140/  http://www.mic.ki.se/Anatomy.html

Le site de l’institut l’institut Karolinska de Stockholm est un portail d’entrée vers de nom breux autres sites de qualité.

Par ailleurs, nous fournissons une liste de questions de réflexion. Il ne s’agit pas de les traiter par écrit (elles ne correspondent pas directement aux QCM). Elles sont là pour vous permettre de vérifier votre niveau d’acquisition des connaissances. Vous vos sentirez prêts si vous êtes capables, en quelque phrases orales, de fournir une réponse

PLAN I - GENERALITES : 1 2 3 4

- NOTIONS DE TISSUS ET ORGANES - ORIGINE DES TISSUS - LES 4 GRANDS GROUPES TISSULAIRES - LA VARIABILITE TISSULAIRE : QUELQUES TERMES A CONNAITRE

II - TISSUS EPITHELIAUX 1 - TISSUS EPITHELIAUX DE REVETEMENT 2 - TISSUS EPITHELIAUX GLANDULAIRES GLANDULAIRES

III - TISSUS CONJONCTIFS 1 - TISSUS CONJONCTIFS NON SPECIALISES 2 - TISSUS ADIPEUX 3 - TISSUS SQUELETTIQUES 4 - TISSU SANGUIN

IV - TISSUS MUSCULAIRES : 1 - TISSU MUSCULAIRE STRIE SQUELETTIQUE 2 - TISSUS MUSCULAIRE LISSE 3 - TISSUS MUSCULAIRE STRIE CARDIAQUE

V - TISSUS NERVEUX VI - QUESTIONS DE REFLEXION

3 3 7 9 11

17 17 24

38 41 75 85 99

114 117 147 158

164

I - GENERALITES 1 - NOTION DE TISSU Un tissu est un ensemble de cellules disposées en un assemblage identifiable sur des caractéristiques architecturales et topographiques. Plus précisément : Un tissu = union de cellules différenciées de façon identique, et pouvant être complétées par l'adjonction de structures spécifiques non cellulaires.

TISSUS SIMPLES ET TISSUS COMPOSES : (figure p.6) Il est classique de distinguer :

- les tissus simples. Ils correspondent à 4 entités facilement identifiables, nécessaires mais suffisantes, pour constituer l'ensemble des êtres vivants. Il s'agit :

Du tissu épithélial Du tissu conjonctif Du tissu musculaire Du tissu nerveux Ils ont été très rapidement caractérisés par les premiers microscopistes.

NOTION DE TISSU (suite 1)

- les tissus composés, ou spécialisés. Au plan fonctionnel, les tissus simples ne peuvent être considérés isolément. Ils subissent des niveaux de différenciation variables suivant leur localisation. Ils sont en contact avec un environnement matriciel qui se modifie. On retrouve au sein des tissus des éléments sécrétés ou métabolisés par les cellules, etc. En bref s’il n’existe que 4 tissus simples, leur combinatoire locale dirigée aboutit à des tissus spécialisés, avec de grandes différences morphofonctionnelles : Cortex rénal, rétine visuelle, muqueuse intestinale, tube séminifère, etc., L’identification du tissu composé tient donc compte de sa localisation topographique et de sa spécificité fonctionnelle.

Enfin rappelons que deux ou plusieurs tissus en s’associant, avec la participation d’un système vasculaire et nerveux, vont composer les organes.

NOTION DE TISSU (suite 2) DEGRE DE LIAISON CELLULAIRE INTRA-TISSULAIRE : Sur le plan morphologique, Il faut distinguer deux grands types de répartitions cellulaires dans les tissus :

- Des tissus à union cellulaire serrée. Ils correspondent à l'ensemble des tissus épithéliaux : les espaces intercellulaires sont très étroits, à la limite de la visibilité sous le microscope optique.

Le tissu du système nerveux central (SNC) entre aussi dans la catégorie des tissus à union cellulaire serrée. Dans le cercle (figure B page 6) est illustrée la similitude de largeur des espaces intercellulaires dans le tissu épithélial et le SNC.

- Des tissus à union cellulaire lâche. Par exemple le tissu conjonctif. Les cellules sont distantes et les espaces intercellulaires contiennent une substance intercellulaire.

NOTION DE TISSU (suite 3)

1a : Epithélium, 1b : Tissu nerveux

j Distance intercellulaire alléatoire Espace intercellulaire de quelques nm

1a

B 1b

A

2 - TISSUS : ORIGINE EMBRYONNAIRE Les tissus de l'organisme se développent à partir des trois feuillets embryonnaires primitifs qui s’individualisent au cours de la 3eme semaine de la vie intra-utérine chez l’homme : Il s’agit de l’ectoblaste primaire (ou épiblaste), de l’entoblaste et du mésoblaste(voir figure).

Chaque feuillet embryonnaire aboutit à des fonctions spécifiques. Par exemple l'ectoblaste fournit les téguments et le système nerveux.

L'entoblaste fournit le tube digestif, l'appareil pulmonaire. Le mésoblaste fournit les muscles et le squelette, une grande partie de l'appareil génito-urinaire, etc. (liste incomplète). Mais par contre, l’évolution des feuillets embryonnaires ne correspond pas à une spécificité tissulaire, et le même type de tissu simple peut provenir de différents feuillets.

Ainsi, les trois feuillets donnent naissance à du tissu épithélial. Le tissu nerveux provient presque exclusivement de l'épiblaste par neurulation (si on fait abstraction de la neurulation secondaire ; voir cours d'embryologie formelle). Les tissus conjonctif et musculaire dérivent presque exlusivement du mésoderme * : Pour plus d’information, voir votre cours d'embryologie formelle)

ORIGINE EMBRYONNAIRE DES TISSUS (suite)

Embryon humain, stade de gastrulation : mise

Neurone

en place des 3 feuillets (début de 3eme semaine)

Fibroblaste

Cellule épithéliale  cylindrique

Fibre Musculaire

striée

(coupe longitudinale )

Fibre Musculaire

striée

)

(coupe transversale

3 - DESCRIPTION GÉNÉRALE DES QUATRE TISSUS FONDAMENTAUX Le corps humain et celui des autres Mammifères est donc constitué des quatre groupes (figure p 8 et 10) tissulaires déjà cités. A savoir :

Le tissu épithélial Il est subdivisé en deux groupes principaux :

- Les épithéliums de surface : ils forment un revêtement sur la totalité des surfaces externes et internes de l'organisme.

- Les épithéliums glandulaires : ils sont constitués par des cellules spécialisées dans les sécrétions externe et interne. NB : certains individualisent aussi les épithéliums sensoriels. Nous les englobons avec le sys-  tème nerveux.

Le tissu conjonctif Il remplit d'importantes fonctions métaboliques et de défense de l'organisme, tandis que le tissu de soutien a surtout un rôle mécanique. (Le sang est considéré comme un tissu conjonctif liquide).

Le tissu musculaire Par la contraction de ses cellules ou fibres, il assure la mobilité du corps et des viscères.

Le tissu nerveux Hautement différencié, il est responsable de la réception, de la transmission et du traitement de l'information en provenance de l'environnement et/ou de l'organisme lui-même.

LES QUATRE TISSUS FONDAMENTAUX : DESCRIPTION GÉNÉRALE (SUITE)

a : poil et glande sébacée

a

b : glande sudoripare

c : derme (tissu conjonctif sous-jacent à l’épiderme)

c

d

b e

g f

d : neurone

e : fibroblaste f : adipocyte  : fibre musculaire

4 - LA VARIABILITE TISSULAIRE : QUELQUES TERMES A CONNAITRE 4 - 1 VARIATIONS NUMERIQUES ET VOLUMETRIQUES DES CELLULES CONSTITUTIVES D'UN TISSU La modulation des capacités de prolifération et de différenciation des cellules, souvent tributaire des conditions environnementales, permet de distinguer plusieurs types de variations tissulaires

Croissance volumétrique = hypertrophie. Il s'agit d'une simple augmentation de la taille des cellules, sans prolifération mitotique.

Croissance numérique = hyperplasie.

Le tissu s'adapte en augmentant le nombre

des cellules.

Décroissance volumétrique = hypotrophie ou atrophie.

Apparait générale-

ment lorsque les conditions nutritionnelles diminuent.

Réduction numérique = Involution ou hypoplasie, aplasie . Elle apparait aussi lorsque les conditions nutritionnelles diminuent. Mais elle peut également résulter de mécanismes plus complexes au cours d'un processus physiologique ou pathologique.

Dégénérescence.

Elle accompagne les involutions. La dégénérescence aboutit rapidement à la mort cellulaire ou tissulaire par deux mécanismes distincts. - La nécrose : C'est une mort brutale de cellules ou de tissus, résultant d'une désorganisation non contrôlée des mécanismes cellulaires.

VARIATIONS NUMERIQUES ET VOLUMETRIQUES DES CELLULES CONSTITUTIVES D'UN TISSU (suite)

4 - 2 AUTRES TRANSFORMATIONS TISSULAIRES : METAPLASIE, ECTOPIE La métaplasie est la transformation d'un tissu différencié en un autre tissu différencié, en dehors des épisodes de maturation embryonnaire et/ou foetale.

La métaplasie ne peut survenir qu'au sein d'un même groupe de tissu simple.

En fait, elle s'observe surtout dans les tissus épithéliaux, comme le montrent les exemples des figures A à C page 14. La métaplasie est plus rare dans les tissus conjonctifs. Elle est surtout moins apparente. Elle peut représenter une forme évolutive liée à l'avance en âge. Ainsi, le tissu réticulé de la moëlle osseuse peut se transformer en tissu adipeux (figure D 1 -->2 page 14) . Par contre, la métaplasie n'existe pas dans les tissus conjonctifs denses de soutien. Ainsi, un cartilage hyalin ne peut se transformer en os ou inversement (figure E page 14). NB : la transformation d'une structure cartilagineuse en os par ossification enchon-  drale (voir le cours spécifique) constitue un processus de morphogénèse et de différencia-  tion qui de facto  ne peut correspondre à une métaplasie ; la métaplasie étant par défini-  tion la transformation d'un tissu mature.

Enfin, on n'observe jamais de métaplasie dans un tissu nerveux ou musculaire . Autrement dit, on n'a jamais observé un cortex cérebral se transformer en moëlle épinière, ou un muscle squelettique évoluer vers du myocarde. De même un épithélium ne fournit jamais un tissu de type conjonctif, du ligament ou du cartilage, par exemple.

AUTRES TRANSFORMATIONS TISSULAIRES : METAPLASIE, ECTOPIE (suite 1)

LA METAPLASIE

A : Transposition du canal déferent sur l’uretère > transformation d’un épithélium cylindrique pseudostratifié (1) en épithélium de transition de type vésical (2)

B et C : Action irritative

B conversion de l’épithélium bronchique pseudostratifié (1) en épithélium stratifié non kératinisé (2) C conversion de l’épithélium buccal pluristratifié non kératinisé (1) en épithélium kératinisé (2) D : conversion du tissu réticulé en tissu adipeux

AUTRES TRANSFORMATIONS TISSULAIRES : METAPLASIE, ECTOPIE (suite 2) La survenue d'une métaplasie peut avoir des origines multiples : La métaplasie peut résulter d'une adaptation fonctionnelle Exemple :   le canal déférent des voies spermatiques est de type pseudo stratifié cylindrique. Transposé sur la voie urinaire et interposé sur l'uretère il acquiert la morphologie d'un épithélium de transition, typique de la voie urinaire. Cette métaplasie peut être considérée

comme une adaptation fonctionnelle (figure A 1-->2, page 14). La métaplasie peut traduire une réponse adaptative à un facteur nociceptif : Exemple 1 :  L'irritation prolongée (tabac) de l'épithélium cylindrique pseudo stratifié, cilié

et à cellules muqueuses de la trachée peut le transformer en un épithélium pavimenteux stratifié non kératinisé (figure B 1-->2, page 14). Exemple 2 :  Une irritation mécanique et/ou chimique, chronique et intensive, peut entraî-

ner la transformation d'un épithélium pavimenteux stratifié non kératinisé en un épithélium pavimenteux stratifié kératinisé (figure C 1-->2, page 14). Cette transformation était fréquente sur le bord muqueux de la lèvre, sur la langue ou l’intérieur des joues chez le grand fumeur, surtout de pipe. Nous sommes dans ces cas aux limites de l'histologie et de l'histopathologie. Si des métaplasies de ce type ne peuvent initialement être considérées comme cancéreuses, elles représentent pourtant un marqueur du risque de cancérisation.

AUTRES TRANSFORMATIONS TISSULAIRES : METAPLASIE, ECTOPIE (suite 3) Nous sommes à la limite entre le descriptif d'une modification tissulaire dans le temps, la métaplasie, et la perception d'un facteur de risque évolutif sous-jacent qui, lui, s'évaluera en terme de dysplasie. Il s'agit là d'une notion très importante, à peine suggérée, mais qui sera largement reprise plus tard en anatomie pathologique.

Tous les processus de métaplasie décrits ci-dessus sont réversibles : si l'irritation pathologique causale est levée (du moins au début), ou si la nécessité physiologique disparait, le tissu d'origine réapparait (flèches pointillées).

 _______ 

L'ectopie  correspond

à une autre définition : c'est le déplacement ou le positionement d'un tissu ou d'un organe dans une zone topographiquement anormale. Elle peut être congénitale ou acquise. Exemples :  - L'ectopie testiculaire (testicule non descendu dans les bourses) - L'ectopie rénale (rein en position sacrée par exemple), - L'ectopie cervicale du col utérin (la muqueuse de l'endocol déborde sur l'exocol)

II - LES EPITHELIUMS II - I EPITHELIUMS DE REVETEMENT Les épithéliums de revêtement sont constitués par des cellules adjacentes associées par des jonctions cellulaires serrées. Les épithéliums sont toujours avasculaires (les exceptions sont rarissimes).

Les épithéliums recouvrent le tissu conjonctif (toujours dérivé du mésoblaste) et le protègent. Mais simultanément le tissu conjonctif lâche apporte aux épithéliums la vascularisation et les terminaisons nerveuses. En effet les épithéliums reçoivent du conjonctif sous-jacent  (souvent appelé chorion) la composante trophique qui leur est nécessaire, qu'il s'agisse des éléments nutritionnels nécessaires au métabolisme des cellules épithéliales, qu'il s'agisse de nombreux facteurs de signalisation ayant vocation de facteurs de croissance ou de différenciation (voir le cours d'embryologie causale), qu'il s'agisse d'une composante nerveuse et de la diffusion de neuromédiateurs, etc.

Sans aucune exception, tous les épithéliums sont séparés du chorion conjonctif sous jacent par une lame basale  (description morpho-fonctionnelle ultérieure) dont les différentes composantes sont sécrétées à la fois par les cellules épithéliales et par le tissu conjonctif adjacent. Le rôle des lames basales est essentiel pour expliquer certains mécanismes de différenciation. Nous y reviendrons ,

LES EPITHELIUMS DE REVETEMENT : CLASSIFICATION GÉNÉRALE On distingue des épithéliums simples

unistratifiés, pluristratifiés et pseudos-

tratifiés. Il sont représentés dans les différentes

figures ci-jointes.

Le véritable critère permettant de distinguer les 3 types d'épithéliums repose sur la relation des cellules constitutives avec la membrane basale.

Par définition, les épithélium unistratifiés n’ont qu'une seule couche de cellules. Elles sont toutes en contact avec la membrane basale par leur pôle inférieur, ou pôle basal. Le pôle supérieur est appelé le pôle apexien ou pôle apical. 1 EPITHELIUM PAVIMENTEUX   UNISTRATIFIE

POLE LAME BASALE (LB)

EPITHELIUMS SIMPLES

2 EPITHELIUM CUBIQUE   UNISTRATIFIE

LB 3 EPITHELIUM PRISMATIQUE   UNISTRATIFIE

BASAL

POLE APICAL

LES EPITHELIUMS DE REVETEMENT : CLASSIFICATION GÉNÉRALE (suite 1)

EPITHELIUM PRISMATIQUE PLURISTRATIFIE

LAME BASALE EPITHELIUMS STRATIFIES

EPITHELIUM PAVIMENTEUX

NON KERATINISE

PLURISTRATIFIE

LAME BASALE

KERATINISE O

Dans les épithéliums pluristratifiés seules les cellules basales (cellules de renouvellement pour la plupart) sont au contact de la membrane basale. Les autres couches cellulaires n’entrent  jamais en contact avec la membrane basale.

LES EPITHELIUMS DE REVETEMENT : CLASSIFICATION GÉNÉRALE (suite 2) Dans le cas des épithéliums pseudostratifiés, toutes les cellules se trouvent en contact avec la membrane basale, même si toutes n'affleurent pas obligatoirement la surface, et même si les noyaux cellulaires, non disposés au même niveau, donnent l'impression qu'il existe plusieurs couches cellulaires. Cela est particulièrement vrai pour l'épithélium de transition vésical : c'est la microscopie électronique qui a clairement montré que les volumineuses cellules superficielles (1), souvent binucléées, sont toutes reliées à la basale par un très mince prolongement cytoplasmique (*) traversant la couche plus profonde (2).

CILS

CELLULE MUQUEUSE

1

* 2

LAME BASALE

EPITHELIUM PSEUDOSTRATIFIE A CELLULES CILIEES

LAME BASALE

EPITHELIUM PSEUDOSTRATIFIE DE TRANSITION

LES EPITHELIUMS DE REVETEMENT : CLASSIFICATION GÉNÉRALE (suite 3) Au delà de ces considérations de base, les épithéliums sont aussi caractérisés par le niveau de différenciation des cellules constitutives. Ainsi les épithéliums peuvent être pavimenteux, cubiques, cylindriques (ou prismatiques) en fonction du degré d'applatissement ou de hauteur des cellules constitutives. Les épithéliums unistratifiés ou pseudostratifiés peuvent être : ciliés, à stéréo-cils, à bordure en brosse (plateau strié dans certaines terminologies), en fonction du type de différenciation de la membrane apexienne (cils pour la trachée, bordure en brosse pour l'intestin, mais dans les deux cas présence de cellules muqueuses). Les épithéliums plurisCILIE A BORDURE EN tratifiés peuvent être E P BROSSE P S non seulement pavi- I E menteux, eu égard à T NON CILIE U l'applatissement des H D E O cellules superficielles, L S mais également kérati- I T nisés ou non kératini- U R sés, en fonction ou non M A CILIE T de l'apparition d'une S I couche cornée superfi- I F cielle (distinction par M I P exemple entre peau et L épithélium buccal) (voir E

EPITHELIUMS DE REVETEMENT : REPARTITION DES DIFFERENTS TYPES DANS L’ORGANISME La figure de la page suivante montre la large répartition des épithéliums dans l’organisme. - Les épithéliums pavimenteux (A) simples tapissent principalement le coeur et les cavités corporelles (endocarde, plèvre, péritoine dérivés de la spanchnopleure et de la somatopleure), la totalité des vaisseaux (endothéliums), etc. - L'épithélium cubique simple (B) est moins répandu mais se rencontre dans de nombreux segments tubulaires excréteurs et collecteurs (rein par exemple), dans l'épithélium pigmentaire de la rétine, etc. - L'épithélium simple prismatique cilié est rencontré dans les trompes et l'utérus (CI), L'épithélium simple cylindrique à bordure en brosse est rencontré dans le tube digestif et certains canaux du rein (C2). - L'épithélium prismatique pseudostratifié se rencontre dans l'épididyme et le canal déférent (D), ainsi que dans la plus grande partie de l'arbre respiratoire (E) (suivant les cas on note la . présence de cils ou de stéréocils) - L'épithélium pseudostratifié de transition est l'apanage des voies urinaires hautes (F). - L'épithélium prismatique stratifié est une exception dans l'espèce humaine: il se rencontre dans des zones de transition entre épithéliums pavimenteux stratifiés et épithéliums prismatiques pseudostratifiés (palais, épiglotte, zone médiane de l'urètre) (G). - L'épithélium pavimenteux stratifié non kératinisé est présent dans la cavité buccale, l'oesophage, l'anus, le vagin, la face antérieure de la cornée ; donc dans des zones de contrainte mécanique, et devant être constamment humidifiées par une sécrétion glandulaire (H). - Enfin, l'épithélium pavimenteux stratifié kératinisé correspond aux différentes variétés de peaux. C'est par excellence un épithélium de protection contre les nuisances physiques ou

EPITHELIUMS : REPARTITION DES DIFFERENTS TYPES DANS L’ORGANISME (suite 1)

II - LES EPITHELIUMS II - 2 EPITHELIUMS GLANDULAIRES (figure page suivante)

Lorsqu'elles sont individualisées, les glandes correspondent à des regroupements de cellules épithéliales hautement différenciées. Les glandes déversent leur produit de sécrétion - soit vers l'extérieur par l'intermédiaire d'un canal excréteur : On parle alors de glandes exocrines, - soit directement dans le système vasculaire : On parle alors de glandes endocrines. Ces types de glandes sont aussi qualifiées de glandes exoépithéliales multicellulaires car elles se sont développées par extériorisation à partir d'un épithélium d'origine Exemple : - le pancréas exocrine à partir d'un bourgeon épithélial entoblastique de l'intestin primitif médian - la glande thyroïde, endocrine, à partir du plancher entoblastique pharyngien. Par opposition certaines cellules restent isolées et dispersées au sein même d'un épithélium de surface tout en acquérant par différenciation in situ   une potentialité sécrétoire exocrine ou endocrine. On parle alors de cellules isolées, exocrines ou endocrines, intraépithéliales. Exemple : cellules muqueuses de l'épithélium de l'intestin grêle ou de la la trachée ; cellules endocrines diffuses des épithéliums digestifs ; voir cours ultérieurs. Chez l'homme, les glandes endoépithéliales pluricellulaires n'existent pas.

LES EPITHELIUMS GLANDULAIRES (suite 1)

sécrétion

Vaisseaux capillaires Cellule endocrine

sécrétion

Cellules à sécrétion muqueuse

LES EPITHELIUMS GLANDULAIRES (suite 2) Dans le cas des glandes exocrines la sécrétion est toujours déversée par un canal excréteur plus ou moins long qui aboutit dans une lumière. En bout de compte la sécrétion exocrine se dirige vers l’extérieur de l’organisme (exemple : le pancréas exocrine où les acini secrètent dans le canal de Wirsung qui s’abouche dans le duodénum). Dans certains cas la glande elle même constitue sa propre lumière excrétrice (exemple : glandes tubulaires intestinales) Dans le cas des glandes endocrines  la sécrétion (hormones, facteurs de croissance, peptides régulateurs, etc., regroupés sous le terme général de facteurs de signalisation) est déversée dans le milieu intérieur, et en particulier dans le sang qui sert de vecteur aux facteurs de signalisation qui atteignent ainsi des cellules cibles, souvent fort éloignées de la zone de sécrétion. Parfois la sécrétion peut ne pas être directement transférée dans le sang circulant mais transitoirement stockée, pour maturation, dans une vésicule (V) (5, page 27). C'est le cas de la glande thyroïde. En outre, les sécrétions endocrines peuvent revêtir d’autres modalités que l’endocrinie. Elles sont illustrées sur la page 28 : mode paracrine , autocrine, neurocrine (voire intracrine) . Nous illustrerons ces modes sécrétoires dans le cours sur les épithéliums digestifs. Vous saisirez alors beaucoup mieux la finalité de ces différents mécanismes. Donnons cependant d’ores et déjà une définition précise de ces differents modes sécrétoires endocrines : Endocrinie (proprement-dite) : qualifie le fonctionnement de cellules glandulaires qui déversent les facteurs de signalisation dans la circulation sanguine. La sécrétion de l’insuline dans le sang par le pancréas endocrine est

un exemple type Paracrinie :  qualifie le fonctionnement de cellules endocrines qui déversent les facteurs de signalisation dans les espaces matriciels pour atteindre des cellules cibles du proche voisinage sans passage par la circulation sanguine. La sécrétion de la testostérone par les cellules de Leydig au contact des tubes séminifères fournit un exemple que vous verrez en biologie de la reproduction. C’est également un mode de fonctionnement classique des cellules endocrines diffuses du tube digestif (voir cours sur les épithéliums digestifs). Autocrinie : qualifie la production par une cellule de médiateurs chimiques agissant directement sur la cellule productrice par le biais de récepteurs spécifiques Neurocrinie : qualifie la production par une cellule de médiateurs chimiques selon un mode proche de la paracrinie. Néanmoins ces celluloes acquièrent un prolongement qui entre en contact avec une cellule cible ou avec un vaisseau capillaire. La sécrétion du facteur de signalisation s’effectue àl’extrémité du prolongement. Il s’agit d’une sé-

LES EPITHELIUMS GLANDULAIRES (suite 3)

LES EPITHELIUMS GLANDULAIRES : endocrinie, paracrinie, neurocrinie, autocrinie

CELLULE CIBLE

CELLULE CIBLE

VAISSEAU

PARACRINIE

ENDOCRINIE CELLULE ENDOCRINE

AUTOCRINIE CELLULE CIBLE

CELLULE ENDOCRINE

CELLULE CIBLE

Figure 7

CELLULE ENDOCRINE

NEUROCRINIE

CLASSIFICATION MORPHOLOGIQUE DES GLANDES EXOCRINES : La figure suivante illustre les différents critères permettant d'établir une classification de

ces glandes Selon le niveau d'arborescence du canal excréteur on pourra décrire des

glandes

simples, ramifiées ou composées. Les glandes sudoripares sont constituées par un tubule contourné et très pelotonné. Elles représentent une forme intermédiaire entre glandes simples et glandes ramifiées.

Par ailleurs, en fonction de l'aspect des unités glandulaires on pourra décrire des glandes tubuleuse, acineuses ou alvéolaires en fonction de l'aspect plus ou moins renflé ou sphérique de la structure, en fonction du volume occupé par la lumière (relativement étroit pour un acinus, beaucoup plus large pour une structure alvéolaire). L'épithélium de revêtement glandulaire est généralement simple, unistratifié, rarement pluricellulaire. Chez l'homme seules les glandes sébacées de la peau (et des glandes de la paupière) sont vraiment caractéristiques d'une glande alvéolaire pluricellulaire.

CLASSIFICATION MORPHOLOGIQUE DES GLANDES EXOCRINES (suite)

GLANDE CONTOURNÉE (glande sudoripare)

CLASSIFICATION MORPHO-FONCTIONNELLE DES GLANDES EXOCRINES : Plus important encore, est de reconnaitre la nature sécrétoire d'une glande. En effet, selon l'aspect microscopique, on peut facilement distinguer des glandes exocrines muqueuses, séreuses et séro-muqueuses. Une secrétion muqueuse correspond à la sécrétion de glycoprotéines dont la fraction polyosidique est de très haut poids moléculaire, la séquence protéique de la molécule étant au contraire restreinte. Ces glycoprotéines correspondent biochimiquement aux mucoprotéines, ou mucines, et histologiquement au mucus. Pour synthétiser le mucus, l’appareil de Golgi de ces cellules est très sollicité (voir cours de biologie cellulaire) et s’hypertrophie. La nature des mucines sera revue ultèrieurement.

Une secrétion séreuse  correspond à la sécrétion de protéines plus ou moins glycosylées mais dont la partie protéique reste majoritaire, au moins sur le plan fonctionnel. Lieu privilégié de la synthèse des protéines exportables, le réticulum granulaire est très développé dans les cellules séreuses (voir cours de biologie cellulaire). La plupart des sécrétions séreuses sont des sécrétions enzymatiques (les acinis du pancréas exocrine représentent un exemple type). De ce fait les grains portent le nom de grains de "zymogènes ", c'est à dire grains précurseurs d'enzymes. En effet les enzymes sécrétoires sont généralement (mécanisme protecteur)

inactivés dans le grain de sécrétion. Nous étudierons ultèrieurement les mécanismes possibles d'activation/inactivation des zymogènes Cellules et acini muqueux s'opposent morphologiquement aux cellules et acini séreux. Tant dans le nombre de cellules, que dans la forme de la lumière glandulaire, que dans la position du noyau au sein de la cellule, que dans la disposition des différentes structures cytoplasmiques.

CLASSIFICATION MORPHO-FONCTIONNELLE DES GLANDES EXOCRINES (suite 1) Le tableau ci dessous fournit une synthèse des différences observées entre acini séreux et acini muqueux

ACINUS SEREUX NOMBRE DE CELLULES

Maximum 10 sur coupes transversales

Très étroite

LUMIERE

à la limite de visibilité

en Microscopie optique

NOYAU

GRAINS DE SECRETION CONTENU DES  GRAINS

ORGANITES INTRA-

CELLULAIRES

Arrondi, au centre de la cellule

ACINUS MUQUEUX Plus de 10

sur coupes transversales

Large, bien visible en Microscopie optique

Grains de sécrétion

Applati, déjeté au pôle basal Grains de sécrétion plus clairs, défomés par les grains adjacents,

denses, petits et sphériques,

occupant l'apex et débordant

strictement au pole apical

sur la zone médiane et les espaces

Zymogènes Nature protéique +++

réaction PAS Réticulum granulaire très développé au pole basal

latéro-nucléaires Grains de Mucus Mucopolysaccharides Réaction PAS +++ Appareil de Golgi très développé supra nucléaire

NB : Nous n’avons pas abordé les différents mécanismes de sécrétion (mérocrine, apocrine, holocrine). Voir un cours de Biologie Cellulaire pour les mécanismes cellulaires et moléculaires de l’exocytose

CLASSIFICATION MORPHO-FONCTIONNELLE DES GLANDES EXOCRINES (suite 2) La figure ci-dessous illustre schématiquement les différences observées entre les deux

types d'acini.

ACINUS SEREUX R.E.G. LUMIERE

NOYAU GOLGI

GRAINS DE ZYMOGENE

GRANULES MUQUEUX

ACINUS MUQUEUX

CLASSIFICATION MORPHO-FONCTIONNELLE DES GLANDES EXOCRINES (suite 3) Les glandes mixtes ou séro-muqueuses se rencontrent chez l'homme dans les glandes salivaires. Elles sont caractérisées par un acinus muqueux central sur lequel est greffé en périphérie un croissant de cellules séreuses. Les cellules séreuses ménagent des expansions apexiennes (non visibles sur cette figure) qui s'insinuent entre les cellules muqueuses et permettent à la sécrétion séreuse d'être exocytée dans la lumière centrale commune.

 ACINUS MIXTE

CROISSANT

ZONE ACINEUSE MUQUEUSE

CLASSIFICATION MORPHO-FONCTIONNELLE DES GLANDES EXOCRINES (suite 4) Enfin, Si toutes les cellules d'une glande exocrine sont du même type, on parle de glande

homocrine. Si la glande est constituée de cellules de morphologies et de sécrétions différentes, on parle alors de glandes hétérocrines. Notons cependant que cette terminologie est de moins en moins usitée.

REACTION ACIDE PERIODIQUE-SCHIFF (P.A.S.)  Une manière simple de distinguer les acini séreux et muqueux Il s’agit d’une des premières réactions histochimiques connues. L’acide périodique oxyde les alphaglycols des enchainements osidiques. Les fonctions aldéhydiques résultantes sont caractérisées par la réaction classique au réactif de schiff qui vire in situ au rose pourpre. La réaction est toujours couramment employée, même si l’histochimie a fait bien des progrès depuis.

CH2OH

CH 2OH

O

O OH

CH2OH

CH 2OH

O

OH

O

O

CHO CHO OH

IO4-

O

CHO CHO

OH

ACIDE PERIOD IQUE

OH

H

C ---- C H OH - l col

REACTIF DE SCHIFF :

> COLORATION ROSE-POURPRE (Mucus, Glycogène)

II - LES EPITHELIUMS II - 3 AUTRES STRUCTURES SPECIFIQUES Certaines structures cytologiques sont très caractéristiques des épithéliums

C’est en particulier le cas pour certaines jonctions cellulaires, comme les desmosomes et les hémi-desmosomes, les tight-junctions, la zonula adherens. D’autres jonctions sont cependant plus ubiquitaires (contact focaux, gap junction, etc) De même certaines différenciations membranaires sont plus répandues dans les tissus épithéliaux : les bordures en brosse, les cils, etc

Dans certains cas le processus de différenciation d’un épithélium peut atteindre un niveau considérable de remodelage, qui rend très difficile la reconnaissance de la structure originelle. La formation de la dent à partir des épithéliums adamantin et ondontoblastique en fournit un exemple caricatural. C’est la raison pour laquelle nous n’insistons pas davantage dans ce cours d’histologie générale. Ces notions seront reprises dans un autre chapitre du cours d’histologie de PCEM-1, où nous choisirons l’appareil digestif comme exemple explicatif de diversification des épithéliums. En effet, des lèvres jusqu’à la marge anale l’ensemble des organes concernés (cavité buccale, glandes salivaires, dents, oesophage, différentes parties de l’estomac et de l’intestin grêle, le pancréas et le foie, le colon et le rectum) sont autant d’exemples morpho-fonctionnels permettant d’intégrer la diversité histologique des épithéliums. Les rares structures épithéliales spécialisées non présentes dans le tube digestif seront alors décrites par différence (les cils, par exemple). Ce chapitre descriptif des épithéliums digestifs sera traité en fin de programme d’histologie de PCEM-1. Il servira d’introduction naturelle à l’histologie spéciale, enseignée en PCEM-2

HISTOLOGIE GENERALE

III - TISSUS CONJONCTIFS

Page écran N° 38

LES TISSUS CONJONCTIFS : Classification

Les tissus conjonctifs sont sans nul doute, avec les tissus musculaires, les tissus les plus représentés dans dans l’organisme h hum umain. ain. Ils Ils sont très diversifiés, diversifiés, tant sur le plan morphologique morphologique qu que e sur le plan fonctionnel. On peut cependant retrouver un certain nombre de propriétés communes permettant de les identifier : - Ils dérivent tous du mésoderme et ont donc pour cellules souches primordiales les cellules mésenchymateuses - Ils ont tous une architecture diffuse, occupant souvent des espaces sans limite nette, du moins lorsque le tissu conjonctif n’est pas spécialisé - Dans tous les cas les cellules constitutives ne sont pas jointives : il n’y a jamais de jonctions serrées - Une subtance intercellulaire est toujours présente ; elle porte fréquemment le nom de matrice extracellulaire - C’est généralement la nature très variable de la composante extracellulaire   qui détermine la catégorie de tissu conjonctif - Les fonctions des tissus conjonctifs sont aussi très diversifiées : - rô rôle de so soutien tien - rô rôle de de tran transp spo ort et et de de tran transf sfe erts métab étaboliques ues - rôle de stockage - rôle de défense - rô rôle énerg nergétique - rô rôle de ré répara aration tion C’est dire l’importance que revêt le tissu conjonctif. Nous retiendrons retiendrons la classification classification présentée page suivante.  -

Page écran N° 39

LA CLASSIFICATION DES TISSUS CONJONCTIFS (T.C.) I - TISSUS CONJONCTIFS NON SPECIALISES SPECIALISES 1) T.C. EMBRYONNAIRE

- Mésenchymateux - Gélatineux

2) T.C. FIBREUX

- Lâche - Dense :

- Orienté - Non Orienté

3) T.C. RETICULE (traité avec les tissus sanguins) II - TISSUS CONJONCTIFS SPECIALISES 1) T.C. ADIPEUX* 2) TISSUS SQUELETTIQUES

- Tissus catilagineux - Tissus osseux 3) TISSU TISS U SANGUIN S ANGUIN (et tissu réticu réticulé) lé) *

NOTA :

les tissus conjonctifs adipeux adipeux sont traités selon les précis précis en tant que tissus non spécialisés spécialisés ou spécialisés  Page écran N° 40

TISSUS CONJONCTIFS NON SPECIALISES LE MESENCHYME EMBRYONNAIRE ,

 Définition, localisation, origine  Desc  D escription ription morphofonctionnelle morphofonctionnelle : - la trame matricielle - les cellules - les vaisseaux primordial et de la ligne primitive C’est le tissu fondamental directement issu du mésoblaste primordial et (voir cours d’embryologie). Il apparaît d’emblée sous forme de la lame latérale (3ème feuillet emindifférenciées totipotentes, totipotentes, les cellules mésenchym mésenchymabryonnaire), constituée de cellules indifférenciées teuses . Ces cellules seront ensuite à l’origine, en se différenciant à partir de la lame latérale, de tous les autres tissus conjonctifs observés après la naissance , qu’ils soient spécialisés ou non. Le mésenchyme primordial persistera au cours de la vie embryonnaire dans tous les espaces où la lame latérale ne s’est pas différenciée. Ce tissu comble donc la plupart des espaces non identifiables en organes ou tissus compacts. *

* *

**) notons qu’une partie de la composante mésenchymateuse a aussi une origine plus précoce et extraembryonnaire (cf. la placentation et la vascularisation extraembryonnaire) *) La cellule mésenchymateuse sera aussi à l’origine du tissu musculaire. Page écran N° 41

LE MESENCHYME EMBRYONNAIRE Nous choisissons pour exemple de description la zone du mésentère Mésenchyme postérieur primitif. Cette zone montre bien les potentialités de différenciation du mésoblaste : - Non seulement le mésoblaste fournit le feuillet splanchnopleural qui deviendra le feuillet viscéral du péritoine : il s’agit d’un épithélium pavimenIntestin teux, futur mésothélium péritonéal ou séreuse péritonéale. - Mais le mésoblaste, même si cela est moins visible, fournit aussi un tissu de comblement. C’est ce dernier qui correspond au mésenchyme embryonnaire. Il est particulièrement visible dans le mésentère qui relie l’inSplanchnopleure testin primitif à la paroi postérieure du corps de l’embryon. Cependant, le mésenchyme embryonnaire est loin de n’être qu’un tissu de comblement. le mésenchyme embryonnaire est aussi un tissu très évolutif, multipotent . Il se condense dans certaines zones pour évoluer vers des différenciations spécifiques. La condensation mésoblastique préalable à la différenciation est un phénomène très général au cours de l’embryologie : condensation des somites, condensation du sclérotome autour du tube neural, condensation du myotome, etc. D’une façon plus générale ces zones de condensation correspondent, en terme de définition, à des blastèmes. Le blastème métanéphrotique, avec la différenciation des coiffes métanéphrogènes sous la poussée du diverticule urétéral, est un exemple typique. Il en est de même pour l’extrémité caudale en croissance du canal de Wolff, pour la condensation de la colonne para-mésonéphrotique, pour la condensation des ilots sanguins primitifs, etc.

Page écran N° 42

MORPHOLOGIE GENERALE DU MESENCHYME EMBRYONNAIRE

L’exemple du mésentère primitif. Le tissu mésenchymateux est séparé de la cavité coelomique par la splanchnopleure, épithélium d’origine mésoblastique ou mésothélium(1). Les cellules mésenchymateuses (2) sont dispersées dans une trame matricielle de nature essentiellement liquidienne. Contrairement au tissu conjonctif observé chez l’adulte (voir plus loin), les fibres de type collagénique sont peu nombreuses. Il s’agit essentiellement de fibres de réticuline (voir plus loin). les cellules possèdent de fins prolongements cytoplasmiques (3) qui peuvent s’interconnecter ou entrer en contact avec la trame. Les espaces matriciels ont les caractéristiques d’un gel plus ou moins fluide, dans lequel les cellules mésenchymateuses peuvent migrer. La fluidité et le niveau d’expansion des espaces matriciels dépend largement de la concentration en acide hyaluronique (voir cours d’embryologie causale). Noter par ailleurs les nombreux vaisseaux capillaires (4) (les vaisseaux résultent de la différenciation in-situ du mésenchyme ; voir le cours d’embryologie). les mitoses (5) sont également très nombreuses: il s’agit d’un tissu en croissance rapide. Nota : Sur ce schéma les lames basales n’ont pas été dessinées ; en particulier entre le mésothélium et le mésenchyme, ainsi qu’autour des cellules des vaisseaux capillaires Page écran N° 43

LA CELLULE MESENCHYMATEUSE : Interprétation ultrastructurale Plusieurs points caractérisent cette cellule totipotente et pluriactive:

6

1 : Expansions cytoplasmiques, 2 : Mitochondries, 3 : Réticulum granulaire, 4 : A areil de Gol i, 5 : Fibrilles de réticuline, 6 : Nucléole

1- Son noyau est très décondensé, riche en euchromatine  : c’est la preuve d’une expression transcriptionnelle très intense et diversifiée, confirmée par la présence d’un nucléole hypertrophié. Le réticulum granulaire et les ribosomes sont également très abondants. La cellule mésenchymateuse est donc engagée dans de très nombreuses synthèses protidiques. Nous retrouverons des caractéristiques similaires pour le fibroblaste du tissu conjonctif fibreux de l’adulte 2 - Elle émet de très nombreux prolongements cytoplasmiques : c’est une cellule étoilée. Les prolongements de cellules voisi-

nes entrent souvent en contact, mais sans jonctions serrées. 3 - La cellule interagit avec le réseau matriciel, surtout fait de fibres de réticuline (flêche). Cette adhésivité à la trame explique à la fois l’ancrage de ces cellules, mais aussi leur capacité à se mobiliser (voir l’embryologie causale) Page écran N° 44

LE MESENCHYME EMBRYONNAIRE : Aspect en microscopie optique

n

H

n

L’aspect est a priori décevant et c’est la microscopie électronique qui a permis de mieux comprendre l’hyperactivité de ce tissu : les cytoplasmes des cellules sont très clairs ; la substance fondamentale et la trame matricielle restent transparentes avec les colorations histologiques standards. Seuls les noyaux sont nettement visibles, avec une chromatine décondensée (euchromatine), avec un ou plusieurs nucléoles hypertrophiés (n).

(x 200)

Outre la présence de volumineuses cellules histiocytaires (H, voir plus loin), noter l’irrégularité de taille des noyaux. Cette anisocaryose est banale en embryologie. Chez l’adulte, elle pourrait traduire un niveau de souffrance et/ou de mauvais contrôle de la différenciation, évoquant déja un certain degré de dysplasie Page écran N° 45

LE ROLE PRIMORDIAL DE LA CELLULE MESENCHYMATEUSE

On ne saurait trop insister : la cellule mésenchymateuse est probablement une des cellules princeps du développement. Il suffit pour s’en convaincre de récapituler tous les évènements qui découlent du devenir de la ligne primitive à partir de la formation du chordo-mésoblaste...

 LA CELLULE MESENCHYMATEUSE = CELLULE TOTIPOTENTE, - DE LA DIFFERENCIATION CONJONCTIVE - DE LA DIFFERENCIATION MUSCULAIRE Brièvement, la cellule mésenchymateuse c’est, en tout ou partie : les endothéliums vasculaires,

l’épithélium germinatif, les cellules cartilagineuses, les voies génitales,

les mésothéliums (péritoine, plèvre, péricarde), les cellules osseuses, toutes les cellules musculaires, toutes les cellules des tissus conjonctifs non spécialisés,

les gonades, les blastèmes néphrotiques et le rein définitif, etc. et même une partie du tube neural (neurulation secondaire caudale),

... La liste est loin d’être exhaustive.

Nota : les cellules mésenchymateuses n’existent que chez l’embryon. Néanmoins un certain nombre de cellules réticulées ou fibroblastiques, conservent après la naissance des potentialités de différenciation considérables. Les concepts de cellules souches et de lignées progénitrices seront repris avec le tissu sanguin Page écran N° 46

TISSUS CONJONCTIFS NON SPECIALISES LE TISSU CONJONCTIF GELATINEUX Il est très peu répandu chez le foetus, et encore moins chez l’adulte comme le montre le tableau ci dessous Au plan morphologique, il ressemble beaucoup au tissu mésenchymateux avec des cellules étoilées, souvent en réseau par leurs prolongements cytoplasmiques. La matrice extra cellulaire est très claire, ne contenant que peu de fibres.

Localisation : Cordon ombilical (gelée de Wharton) et placenta Pulpe dentaire

 Morphologie: Matrice : protéoglycanes et fibres de collagène, surtout hyaluronane Cellules mésenchymateuses : en réseau  Fonctionnalité : Tissu quiescent Sécrétion de hyaluronane Ce tissu possède deux caractéristiques essentielles : - Une faible activité cellulaire ; il s’agit d’un tissu n’ayant aucune vocation différenciatrice. - Une sécrétion intensive d’acide hyaluronique, rendant la matrice turgescente. Cette tension matricielle évite que le cordon ombilical ne se collabe et provoque un arrêt de la circulation foeto-maternelle avec ischémie foetale au cours des torsions du cordon. Page écran N° 47

 LE TISSU CONJONCTIF GELATINEUX : aspects morphologiques Noter l’importance volumique de la substance fondamentale (gelée de Wharton)

(x 12)

L’épithélium amniotique est de type cubique. Il repose sur une lame basale. La présence de mic r o v illo s ité

 1 : CELLULES PSEUDO  MESENCHYMATEUSES

 2 : FIBRES DE COLLAGENE  3 : EPITHELIUM AMNIOTIQUE 4 : LAME BASALE

4

apexiennes traduit des capacités d’échanges et de transferts liquidiens (voir plus tard le cours sur les épithéliums) Page écran N° 48

TISSUS CONJONCTIFS NON SPECIALISES

III LE TISSU CONJONCTIF FIBREUX LACHE (suite) C’est le tissu qui se rapproche le plus chez l’adulte du tissu mésenchymateux embryonnaire. Comme le mésenchyme, le tissu conjonctif lâche fibreux vient combler les espaces entre les autres tissus et/ou organes. Morphologiquement le tissu conjonctif fibreux lâche est formé d’une composante matricielle où une substance fondamentale, invisible en microscopie optique et plus ou moins gélifiée, contient 3 grands types de fibres (fibres de réticuline, de collagène et élastiques). Le tissu conjonctif lâche contient aussi différents types de cellules. Elles sont non jointives. Certaines sont liées à la composante matricielle, d’autres sont libres dans le réseau matriciel ; leur présence est plus inconstante (souvent originaires du sang). Enfin on retrouve presque toujours des vaisseaux et des nerfs qui traversent ce tissu Le tissu conjonctif fibreux lâche possède de très grandes activités métaboliques, ne serait-ce que parce qu’on le retrouve au contact de tout épithélium dont il ne sera séparé que par une lame basale. En effet un des rôles essentiels du tissu conjonctif lâche est d’apporter de bonnes conditions de trophicité aux épithéliums  : c’est le conjonctif lâche qui amêne la vascularisation, le draînage lymphatique, l’innervation. Dans bien des cas, ce tissu conjonctif lâche porte le nom de  chorion (chorion de la muqueuse buccale, chorion de la paroi vésicale, etc). Au niveau du tube digestif le chorion sous jacent à l’épithélium de recouvrement luminal porte le nom de lamina propria. Dans certains cas, les histologistes l’ont individualisé comme une structure à part entière ; c’est le cas du derme et de l’hypoderme cutanés. Le tissu conjonctif lâche fibreux répond au descriptif simple présenté dans le tableau suivant.

49

LES COMPOSANTES DU TISSU CONJONCTIF FIBREUX LACHE LES CELLULES : CELLULES RELIEES AU RÉSEAU MATRICIEL : Fibroblastes et Fibrocytes Cellules endothéliales et péricytes (vaisseaux capillaires) Cellules adipeuses CELLULES LIBRES (à présence variable) Monocytes = Histiocytes macrophagiques Mastocytes Lymphocytes Polynucléaires éosinophiles Plasmocytes LES FIBRES :

de collagène de réticuline élastiques

LA SUBSTANCE FONDAMENTALE (Peptidoglycanes, molécules d’adhésion, facteurs de croissance, etc)

LES VAISSEAUX SANGUINS ET LYMPHATIQUES, LES NERFS 50

LES COMPOSANTES DU TISSU CONJONCTIF FIBREUX LACHE VUES SOUS LE MICROSCOPE A l’observation on est d’emblée frappé par l’importance des espaces occupés par la substance fondamentale. Elle apparait transparente avec les techniques usuelles de microscopie optique et électronique. Au sein de cette substance fondamentale on reconnait facilement les fibres constitutives de la trame matricielle extracellulaire.  Les fibres de réticuline  sont les plus ténues, formant un réseau microfibrillaire, parfois d’aspect grillagé ou bien regroupées en minces trousseaux.  Les fibres de collagène sont les plus abondantes. Elles forment des faisceaux de densité variable.  Les fibres élastiques sont le plus souvent très minces et anastomosées en un réseau à large maille. Les fibres élastiques ont un aspect tendu et étiré. Les cellules du tissu conjonctif sont dispersées au sein de la trame matricielle. Certaines cellules sont des constituants intrinsèques du tissu conjontif lâche. - Les fibroblastes et les fibrocytes, ainsi que quelques adipocytes. Ils dérivent directement de la cellule mésenchymateuse embryonnaire. - Bien que ce ne soit pas une vision classique, Il n’est pas illogique de considérer les vaisseaux capillaires comme des éléments constitutifs du tissu conjonctif lâche. En effet, il ne faut pas oublier que ces vaisseaux se sont formés in situ au sein du mésenchyme (ilots vasculaires, cordons angioblastiques). C’est en particulier le cas pour les cellules endothéliales des capillaires, ainsi que pour les péricytes entourant l’endothélium (cellules à capacités contractiles, adaptant le diamètre des capillaires et modulant le débit sanguin dans la microcirculation).  D’autres cellules sont retrouvées dans les tissus conjonctifs lâches. Mais elles sont inconstantes. Même si la plupart dérivent du mésoblastes elles peuvent appartenir à d’autres tissus. C’est en particulier le cas de certaines cellules du sang : Lymphocytes, Granulocytes éosinophiles, Monocytes et Plasmocytes. On peut aussi observer des Mastocytes, des Histiocytes macrophagiques. Enfin des mélanocytes (dérivés de la crête neurale) sont exceptionnellement présents (iris). 51

LE TISSU CONJONCTIF FIBREUX LACHE : Aspect général en Microscopie optique

1 : Fibroblaste 2 : Fibrocyte 3 : Cellules adipeuses 4 : Cellules endothéliales et Péricytes

5 : Histiocyte ou macrophage 6 : Mastocyte 7 : Lymphocyte 8 : Plasmocyte 9 : Polynucléaire (éosinophile) 10 : Monocyte (histiocyte circulant) 11 : Fibres de réticuline 12 : fibre de collagène 13 : fibres élastiques 14 : vaisseau lymphatique 15 : hematies dans un vaisseau sanguin 16 : prolongements nerveux

52

FIBROBLASTE ET FIBROCYTE : Deux états fonctionnels pour une même entité cellulaire

B

A

Le fibroblaste (A) dérive directement de la cellule mésenchymateuse. Il en a gardé bien des aspects morphologiques. Le fibroblaste est étoilé et émet de nombreux prolongements cytoplasmiques (1) en contact avec ceux des cellules adjacentes. Le noyau est irrégulier, avec une chromatine nucléaire peu condensée. Le cytoplasme est abondant et riche en structures impliquées dans la synthèse très active de protéines exportables (2) (voir cours de biologie cellulaire). A l’inverse le fibrocyte (B) est plus fusiforme, le noyau est nettement plus condensé (hétérochromatine), le cytoplasme est moins abondant et plus pauvre en organites (3). Le fibrocyte est en fait un fibroblaste définitivement ou transitoirement au repos, souvent passé en G 0. On observe de nombreux contacts entre les fibroblastes et les fibres matricielles de collagène (5) ou élastiques (6). Il est également clair sur cette figure que certaines fibres de réticulines (4) dérivent des fibres de collagène (flêches). Nota : On abandonne le terme de fibrocyte, pour parler de fibroblastes actifs ou quiescents, de fibroblastes mitotiques ou post mitotiques, comme nous le verrons plus loin. 53

LE FIBROBLASTE, CELLULE HYPERFONCTIONNELLE : BIOSYNTHESE DES COMPOSANTES MATRICIELLES Le fibroblaste est la cellule de base du tissu conjonctif fibreux. Elle synthétise la presque totalité des composantes matricielles.

(A) Des molécules de procollagène (2) sont exocytées (2a) via des vésicules spécifiques (3). La structure primaire du tropocollagène , protéine étirée et à plusieurs domaines, permet un autoassemblage extracellulaire orienté qui produit des fibres de précolla-

gène  puis de collagène (4). Ces fibres ont une striation  transversale caractéristique en microscopie électronique. Le tropocollagène peut aussi s’organiser en fibres de

réticuline, elles mêmes striées transversalement (5).

(B) L‘appareil de golgi sécrète d’autres types de vésicules . Certaines contiennent des fibrillines (6) ; d’autres contiennent une molécule fibreuse, l’élastine (7). L’assemblage extracellulaire des fibrillines et de l’élastine permet la formation des fibres élastiques (8).

(C) Le fibroblaste fournit également les molécules de la substance fonda-

mentale (9) qui s’assemblent en un réseau non visible en microscopie mais dont l’encart en pointillé est une interprétation moléculaire (10 : peptidoglycanes (PGs) ; 11 : chaînes glycosylées des PGs ; 12 : molécules de liaison, ions minéraux, etc ; 13 : hyaluronane (voir aussi pages 82à 87). C’est ce réseau moléculaire qui est responsable de l’état plus ou moins gélifié des espaces constitutifs du tissu conjonctif. C’est aussi dans ce réseau que de nombreuses molécules (facteurs de croissance, hormones, oligoéléments, médicaments, etc) vont pouvoir être piégées avec une

biodisponibilité ultérieure variable (voir cours précédents et suivants).

(D) Enfin le fibroblaste synthétise de nombreuses molécules d’adhésion (la fibronectine  en est le chef de file), ainsi que les récepteurs spécifiques sur sa membrane plasmique (type intégrines ou récepteur de l’élastine).

13

Notons également que certains fibroblastes (et/ou cellules réticulaires) pourront se transformer de façon réversible en adipocytes (voir plus loin) 54

L’HISTIOCYTE ou MACROPHAGE L’histiocyte correspond à un monocyte sanguin (fabriqué dans la moelle osseuse) qui a migré dans la trame matricielle conjonctive (ils ne retournent jamais dans le sang). Par ses capacités de phagocytose et lytiques, l’histiocyte est capable de détruire de nombreux corps étrangers, des bactéries ou des cellules en souffrance et/ou en dégénerescence. L’histiocyte macrophagique se reconnaît à son dispositif lysosomial : 1 - Les lysosomes primaires (1) formés à partir de la face trans de l’appareil de Golgi sont très nombreux. 2 - Des phagosomes (3) s’individualisent à partir de lames cytoplasmiques périphériques (7). En fonction de l’activité du macrophage la membrane plasmique revêt des aspects très variables. Elle peut paraître très irrégulière et boursoufflée (6) avec des puits phagocytiques (8), ou bien ne posséder que quelques microvillosités (5) si le macrophage est quiescent. Les phagosomes se transforment ensuite en hétérophagolysosomes (2) qui sont éliminés sous forme de corps résiduels (4). L’encart montre la phagocytose de globules rouges. Une lame cytoplasmique englobe une hématie (2). On observe dans l’histiocyte (1) une autre hématie en voie de lyse ( 5) 55

LE MASTOCYTE : ASPECTS MORPHOLOGIQUES Les mastocytes sont des cellules très caractéristiques : 1 - Elles sont très souvent localisées en   périphérie des pe-

tits vaisseaux capillaires.

2 - Il s’agit de cellules sphériques ou ovoïdes à noyau central arrondi et dont le cytoplasme contient de volumineuses granulations très denses et fortement basophiles (1). Ces granulations sont métachromatiques : elles possèdent la propriété de faire virer la teinte de certains colorants basophiles (du bleu au rouge violacé), tel le bleu de toluidine 3 - En microscopie électronique, les granulations sont encore plus aisément reconnaissables grace à la présence de structures cylindriques phospholipidiques disposées en rouleaux .

4 - La membrane plasmique des mastocytes est très irrégulière, émettant de nombreuses expansions à type de microvillosités (2), ou bien formant des lames cytoplasmiques (3), ou encore des invaginations profondes (4) qui s’ouvrent à la surface (5).

Ces différents aspects tiennent compte de l’état d’activation du mastocyte. Les granulations des mastocytes contiennent de nombreux composants chimiques et en particulier :

 - de l’histamine  - de l’héparine  - de la sérotonine  - mais également des prostaglandines et des leucotriènes. Ces molécules vont toutes être impliquées dans la réaction

de défense primaire et la réponse anaphylactique qui correspond à la réaction d’hypersensibilité de type I,

avec une vasodilatation locale, un oedème, des extravasations sanguines, autant de signes aisément explicables par la sécrétion des molécules précédemment citées (voir aussi vos cours de biochimie). 56

LE MASTOCYTE ET LA REACTION DE DEFENSE PRIMAIRE : le mécanisme d’initiation Quiescent

Activé

x 9000

x 9000

Recepteur aux

IgE

Antigène

Le mastocyte possède des récepteurs membranaires aux immunoglobulines de type IgE. Lorsque des IgE ont été sensibilisées par des antigènes, la reconnaissance par les récepteurs de surface des mastocytes des complexes IgE va déclencher une cascade de messages intracellulaires provoquant la sécrétion des granules du mastocyte et la libération de tous les composants chimiques responsables de la réaction inflammatoire . 57

LE MASTOCYTE ET LA REACTION DE DEFENSE PRIMAIRE : la libération des granules

*

* * * *

x 12000

x 12000

L’exocytose est ici un phénomène rapide qui permet l’expulsion de la totalité du contenu sécrétoire grace à un processus de fusion séquentielle des membranes des granules. Ce processus d’exocytose est nettement visible dans la zone marquée par des étoiles. Il explique la brutalité de la réponse allergique, avec libération massive in-situ d’histamine, d’héparine, etc.

58

LES AUTRES CELLULES LIBRES DU TISSU CONJONCTIF LACHE

L y mp h o c y t e s  P l a s m o c y t e s  P o l y n u c l é a i r e s Pour éviter des recoupements et redites, ces cellules, souvent observées au sein du tissu conjonctif fibreux,

seront étudiées dans le détail dans le chapitre concernant le tissu sanguin

59

LE TISSU CONJONCTIF FIBREUX LACHE : LES FIBRES Comme nous venons de le voir, le fibroblaste synthétise trois types de fibres qui constituent l’essentiel de la trame matricielle (illustration page suivante) Les Fibres de collagène : des sous unités sont synthétisées par le fibroblaste et s’assemblent par 3 pour former le procollagène (procollagène de type I). Après sécrétion, un “processing” élimine les extrémités des chaînes , pour former des unités de tropocollagène. Les molécules de tropocollagène (environ 300 nm) se regroupent bout à bout pour former des fibrilles. Les fibrilles s’associent parallèlement en fibres avec un chevauchement de 70 nm pour les molécules de tropocollagène constitutives de 2 fibrilles adjacentes. C’est ce chevauchement qui correspond à la périodicité (striation) observée pour le collagène. Les fibres sont liées entre elles par des interactions latérales sur des radicaux lysyl, rendant les faisceaux de collagène très résistants . Les Fibres de réticuline : Il s’agit d’une autre variante de chaîne (collagène de type III), aboutissant à une architecture plus ramifiée des fibrilles, bien que l’architecture fine soit peu différente de celle du collagène I à l’observation sous le microscope électronique. NOTA : De nombreux intermédiaires existent entre les fibres de collagène et les fibres de réticuline. Cette hétérogénéité tient compte des nombreux variants de sous-unité : plus de 20 connus actuellement. Par ailleurs, nous l’avons déja vu et nous le reverrons, certains collagènes (comme le collagène de type IV) s’organisent spécifiquement en réseau pour former les lames basales. Les Fibres élastiques sont également synthétisées par le fibroblaste. La composante majoritaire correspond à de l’élastine, une glycoprotéine qui s’interpose entre des microfibrilles constituées par différentes variantes de fibrillines, glycoprotéines également sécrétées par le fibroblaste.

60

LES TROIS TYPES DE FIBRES DU TISSU CONJONCTIF FIBREUX LACHE EN MICROSCOPIE OPTIQUE

Dans leur aspect le

(x 200)

plus

habituel,

et

avec des colorations

spécifiques, les 3 types de fibres sont faET (x 80)

TROUSSEAUX DE FIBRES

ciles à identifier.

(x 2000)

(x 300)

61

FIBRES DE COLLAGENE : ASPECT ULTRASTRUCTURAL Sur la figure de gauche les faisceaux de fibre de collagène sont observés à faible grandissement à la fois en section longitudinale et transversale. La striation est déjà visible (flêche), même à ce grandissement (x 10000) sur les sections longitudinales. Noter que les fibres élastiques (FE) sont généralement beaucoup plus épaisses A plus fort grandissement (x 40000 et x 80000) cette striation est parfaitement visible. Elle résulte de l’alignement longitudinal des chaines de tropocollagène, avec un décalage correspondant à la périodicité caractéristique de 65/70 nm.

Une striation caractéristique...

(x 10000)

(x 40000)

(x 80000)

62

FIBRES DE RETICULINE : ASPECT ULTRASTRUCTURAL Un réseau de soutien dans la plupart des tissus et organes...   La photographie correspond à la face externe de l’amnios (x5000) et montre un réseau de fibres de réticuline observé en microscopie électronique à balayage. .

La striation transversale n’est pas visible par cette technique.

L’enchevêtrement des fibres aboutit à l’aspect “grillagé” déjà décrit. Certaines fibres se regroupent en amas plus compacts (trousseaux : flêches sur la figure). Cette trame semi-rigide sert d’architecture fine à la plupart des organes et tissus et nous aurons l’occasion de la décrire fréquemment. Cette trame de fibre de réticuline est particulièrement développée dans les organes hématopoïetiques, ganglions lymphatiques, rate, moëlle osseuse, etc. (voir ultérieurement les cours correspondants).

63

III LE TISSU CONJONCTIF FIBREUX (suite) : UNE VARIABILITE CONSIDERABLE Nous venons de voir les constituants essentiels du tissu conjonctif fibreux lâche. Mais les aspects présentés n’ont que valeur didactique. Il faut bien se rendre compte que le tissu conjonctif est capable d’une très grande plasticité :

- tant sur le plan topographique, puisque ce tissu est diffu et s’infiltre souvent entre les autres constituants tissulaires, - que sur un plan quantitatif : les différents types de fibres, mais surtout les cellules varient considérablement en nombre d’une zone à un autre de l’organisme, - que sur un plan qualitatif : - Cela est vrai pour les fibres : si l’aspect morphologique des fibres de collagène est assez univoque, les fibres de réticuline, à plus forte raison les fibres élastiques peuvent revêtir des aspects morphologiques très éloignés de la description classique, - Cela est encore plus vrai pour les cellules, et en particulier pour les fibroblastes : le fibroblaste exprime plusieurs phénotypes, variables selon les tissus, variables en fonction de l’”âge” du fibroblaste (phénomène de sénescence ; voir cours spécialisés) Les illustrations des 3 pages suivantes fournissent quelques exemples de la variabilité du tissu conjonctif lâche. 64

LE TISSU CONJONCTIF FIBREUX LACHE : UNE VARIABILITE TRES IMPORTANTE Des fibres élastiques bien différentes ...

(x 250) FORME ETIREE ET EN RESEAU Fibres minces anstomosées (Derme cutané palmo-plantaire)

(x 250)

FORME EN FAISCEAUX COMPACTS Fibres épaisses (Pavillon de l’oreille)

(x 250) FORME ONDULEE Fibres longues (Paroi des grosses artères)

65

-

LE TISSU CONJONCTIF FIBREUX LACHE : UNE VARIABILITE TRES IMPORTANTE Cette variabilité est à la fois qualitative et quantitative, quant aux différents constituants du tissu conjonctif . Ce polymorphisme extrême traduit en fait une remarquable capacité d’adaptation aux conditions fonctionnelles locales Les 2 exemples ci-contre sont typiques : - Le tissu conjonctif de gauche est excessivement riche en cellules dont on voit les noyaux très denses et les cytoplasmes. Les fibres ne sont pratiquement pas visibles. Il s’agit d’un tissu conjonctif qui participera à l’activité métabolique  globale de l’organe (ex : cortex de l’ovaire, muqueuse utérine, etc). - Le tissu de droite est au contraire constitué majoritairement de fibres de collagènes disposées en faisceaux compacts et désordonnés. Ce type de tissu conjonctif représente plutôt un tissu de soutien, de comblement des espaces ou de protection  (x 100)

 (x 100)

Les histologistes individualisent les tissus conjonctifs fibreux très denses qui acquiè-  rent un rôle spécifique dans la transmission de forces mécaniques (voir plus loin)

66

VARIABILITE DU TISSU CONJONCTIF FIBREUX LACHE :

Le cas

particulier du tissu conjonctif pigmentaire de l’iris Il s’agit d’un cas d’exception (figure de gauche).

On retrouve des composants classiques de tout tissu conjonctif lâche : une substance fondamentale contenant des fibres de collagène (3), des fibres élastiques (4 ) et des fibres de réticuline (7), surtout autour des

7

vaisseaux. De nombreux vaisseaux (5) et nerfs (6) traversent ce tissu. Majoritairement les cellules correspondent à des fibroblastes (2).Mais la présence de mélanocyte (1) représente une situation histologique d’exception. Normalement les cellules à mélanine sont uniquement observées au seins de certains épithéliums : épithélium pigmentaire de la rétine, mélanocytes de la couche basale de l’épithélium cutané, certains noyaux dans l’encéphale, etc

Figure de droite : Ces mélanocytes (1) ressemblent morphologiquement à des fibroblastes, avec des prolongements (3) et des contacts avec les fibres de collagène (2). Mais leur cytoplasme contient de très nombreuses granulations : les prémélano-

somes  (5) élaborant le propigment de mélanine, et les mélanosomes  (4) stockant la mélanine.

67

LE TISSU CONJONCTIF FIBREUX III-1 LES TISSUS CONJONCTIFS FIBREUX DENSES Bien que constitué par les mêmes entités, les histologistes classent séparément certains tissus conjonctifs fibreux sous la dénomination de tissus conjonctif dense,

- parce que les fibres deviennent très majoritaires dans ce type de structure, - par ce que les cellules sont, inversement, peu nombreuses et souvent moins actives,

- parce que ces tissus sont spécifiquement adaptés à la transmission de forces et/ou de contraintes mécaniques.

On distingue : - les tissus conjonctifs fibreux denses non orientés, tels qu’on peut les observer dans les capsules, les aponévroses, la dure mère, etc

- les tissus conjonctifs denses orientés, tels qu’on peut les observer dans les ligaments et les tendons.

68

LE TISSU CONJONCTIF FIBREUX DENSE NON ORIENTE

 Il est largement répandu : - Capsules (testicule, rein, foie, rate, etc) - Capsules articulaires, Périoste, - Dure-Mère, Sclérotique, - Valves cardiaques  Il est caractérisé au plan morphologique, - par l’augmentation très importante des fibres de collagène  disposées en épais faisceaux (1). - par la présence de quelques fibres élastiques (2) - par la forte diminution des fibrocytes (3) et de la substance fondamentale  Il est caractérisé au plan fonctionnel par un Métabolisme très lent. Les réparations sont souvent lentes dans ce type de tissu (voir aussi page suivante)

69

TISSUS CONJONCTIFS FIBREUX DENSES ORIENTES : TENDONS, LIGAMENTS ET GAINES SYNOVIALES  Ils sont largement répandus : - Tendons : ils assurent la liaison muscle-os - Ligament. Ils assurent plusieurs types de liaison : os-os viscère-paroi abdominale. viscère-os, viscère-viscère, etc Ils sont caractérisés au plan morphologique : - par une prépondérance des fibres de collagène orientées axialement et regroupées en faisceaux très épais, - par un tissu conjonctif fibreux lâche de revêtement externe, le para-tendon, qui émet des cloisons au sein du tendon (structure similaire dans les ligaments mais sans dénomination particulière). - par la circulation de vaisseaux et de nerfs qui passent dans les cloisons - par un nombre restreint de fibrocytes. Leur aspect morphologique particulier les fait dénommer fibrocytes alaires ou ténocytes - par l’existence de gaines synoviales : c’est une structure de protection adaptée au glissement, et qui recouvre le paratendon dans les zones de frottement (sur l’os) Ils sont caractérisés au plan fonctionnel par un Métabolisme restreint. Les réparations sont lentes dans ce type de tissu (Il faut savoir immobiliser suffisamment longtemps après une intervention sur un tendon ou un ligament pour être certain d’une restitution trophique assurant à nouveau la résistance mécanique) 70

LE TISSU CONJONCTIF FIBREUX DENSE ORIENTE :

  LIGAMENT

TENDON

Tendons et ligaments ont des structures similaires. Dans les deux cas, noter l’abondance des fibres de collagène regroupées en faisceaux très épais et parallèles. Les fibrocytes (dont on voit bien les noyaux sur ces préparations) sont peu nombreux et applatis entres les faisceaux de collagène. Ces tissus sont peu v a s c u la r is é s

(trophicité précaire) (x 300)

(x 100)

71

LE TISSU CONJONCTIF FIBREUX DENSE ORIENTE Le fibrocyte alaire ou ténocyte

Dans les tendons et ligaments les fibrocytes sont comprimés par les faisceaux de collagène (voir page

précédente). Les fibrocytes forment de fines lames cytoplasmiques (2) entre les faisceaux (1) de fibres de collagène (4).

Le fibrocyte alaire synthétise aussi quelques fibres élastiques (3)

72

LE TISSU CONJONCTIF FIBREUX DENSE ORIENTE : Paratendon et Gaine synoviale Le paratendon (1) émet des cloisons de tissu conjonctif fibreux lâche au sein du tendon. Il connecte le tendon avec le feuillet externe de la gaine synoviale (2) par l’intermédiaire de fibres de réticuline (3) . La gaine synoviale est constituée de 2 feuillets épithéliaux en continuité (feuillet interne et feuillet externe) limitant la cavité synoviale (4). On comprend aisément sur ce schéma le rôle de protection de la gaine par amortissement fluide au cours des glissements ou transmissions de tensions. Les vaisseaux (6) et nerfs (7) pénètrent dans la gaine et dans le tendon par une structure faite de tissu conjonctif lâche appelé mésotendon (8). 73

LE TISSU CONJONCTIF FIBREUX DENSE ORIENTE Un cas particulier : les ligaments élastiques Les ligaments élastiques sont une forme particulière de ligaments où les fibres élastiques deviennent majori-

taires. Le plus caractéristique est le ligament nuchal des bovidés (A). Chez l’homme les ligaments élastiques sont représentés par :

- les ligaments jaunes intervertébraux (B)

- l’ axe conjonctif des cordes vocales (C)

D

 (x 500) 1

2

Les ligaments élastiques sont constitués de volumineuses fibres élastiques (D2 et E1), claires sur la photographie. Les fibres élastiques sont entourées de quelques fibres de réticuline et de collagène (D1 et E2), denses et sombres avec cette technique histochimique. Les fibrocytes sont rares (E3, non visibles sur D) 74

LES TISSUS CONJONCTIFS NON SPECIALISES

III - 3 LE TISSU ADIPEUX

75

LE TISSU ADIPEUX : GENERALITES Le tissu adipeux dérive embryologiquement des cellules mésenchymateuses qui se différencient en pré-adipocytes. Chez l’adulte le tissu réticulé (voir cours ultérieurs) peut se métaplasier en tissu adipeux (voir cours sur la classification des tissus). Classiquement le tissu adipeux comprend la graisse blanche  (de structure et de réserve) et la graisse brune. On peut ainsi distinguer :

LE TISSU ADIPEUX BLANC DE STRUCTURE Il constitue un support adaptatif face à des contraintes mécaniques et de pressions au niveau des très nombreux organes qu’il entoure (reins, ganglions lymphatiques, graisse péri-orbitaire des yeux, etc). Le tissu adipeux possède ainsi un rôle de protection, ou de répartition des charges (coussinets palmo-plantaires, zones périphériques des grosses articulations). Le tissu adipeux peut aussi représenter un tissu de comblement transitoire dans des organes ou tissus soumis à remaniements. C’est le cas des seins chez la femme, où le tissu adipeux occupe une grande part volumique en dehors des épisodes de grossesse et surtout de lactation où les glandes mammaires vont se développer pour devenir sécrétantes.

Par définition, le tissu adipeux de structure est peu sensible aux conditions nutritionnelles ; il ne varie que peu, même dans des conditions d’amaigrissement extrême : il ne disparait jamais totalement.

76

LE TISSU ADIPEUX : GENERALITES (suite) LE TISSU ADIPEUX BLANC DE RESERVE Le tissu adipeux de réserve est très largement répandu. Il occupe principalement les zones sous-cutanées ainsi que la cavité abdominale (voir schéma page suivante). C’est un tissu particulièrement sensible aux conditions métaboliques, s’hypertrophiant dans les conditions d’hyper-anabolisme, et au contraire s’hypotrophiant au cours des carences d’apport où il peut quasiment disparaître laissant place à des cellules de type réticulaire ou fibroblastique. Le tissu adipeux est en effet une réserve calorique et d’énergie (voir les différentes voies de la lipogénèse et de la lipogénolyse dans vos cours de biochimie et de physiologie). Le tissu adipeux blanc joue également un rôle dans l’équilibre hydrique de l’organisme. Enfin ce tissu possède de fortes capacités d’isolement thermique contre l’aggression par le froid.

LE TISSU ADIPEUX BRUN Il est largement répandu chez les animaux hibernants ou semi-hibernants. En effet ce tissu, par

lipolyse, est susceptible de produire directement des calories. Cette thermogénèse permet à ces animaux de conserver une minimum de température dans l’attente du réveil. Dans ce tissu les mitochondries sont découplées sous l’action hormonale (adrénergiques, hormone thyroïdienne), et la chaine de phosphorylation produit directement de la chaleur au lieu d’accumuler l’energie par synthèse de l’ATP à partir du gradient de proton provenant des deshydrogénations du cycle de Krebs (voir vos cours de biochimie) . Chez l’homme le tissu brun est bien développé chez le nouveau-né. Il tend à disparaître ensuite. Sa répartition majoritaire est présentée sur le schéma de la page suivante. 77

LE TISSU ADIPEUX : REPARTITION DES DIFFERENTS TYPES

TISSU ADIPEUX

 TISSU ADIPEUX BRU

TISSU ADIPEUX BLANC DE RESERVE :

 - GRAISSE SOUS-CUTANÉE  - GRAISSE ABDOMINALE : SOUS-SÉREUSE PÉRITOÉPIPLOONS, NÉALE,

TISSU ADIPEUX

BLANC

DE STRUCTURE

Appendices épiploï-

COU ET DOS, CREUX AXILLAIRE, ZONE SOUS-CLAVIÈRE, ZONE SUPRA-RÉNALE, MÉDIASTIN, MÉSENTÈRE

Les schémas cicontre montrent les principales localisations du tissu adipeux blanc et du tissu adipeux brun. Nota : les appendices épiploïques sont des amas graisseux contenus dans des expansions péritonéales localisées le long de bandes musculaires lisses caractéristiques du colon humain (taenia-coli)

78

LE TISSU ADIPEUX BLANC : Approche schématique. Exemple d’un appendice épiploïque

3

A faible grandissement (A) l’appendice épiploïque est recouvert par le mésothélium péritonéal (1). Le tissu adipeux blanc est divisé en lobules (2) par de fines cloisons de conjonctif fibreux lâche. Les lobules contiennent les adipocytes (3). Sur la figure B les adipocytes (1) sont facilement reconnaissables par la présence d’une volumineuse enclave lipidique (2). Le cytoplasme et le noyau de chaque adipocyte sont refoulés en périphérie cellulaire. A fort grandissement (C) il est plus facile d’interprêter l’architecture. On observe ici la nature épithéliale du mésothélium (1), l’aspect caractéristique de l’adipocyte (2) avec son enclave lipidique (3) et son noyau applati (4). Les adipocytes sont séparés par un fin réseau de fibres de réticuline (5) où passent des vaisseaux capillaires (6) et des terminaisons nerveuses (7) 79

LE TISSU ADIPEUX BLANC : Aspect schématique de l’ultrastructure de l’adipocyte La microscopie électronique permet d’interprêter la structure de l’adipocyte. Le noyau (1) est refoulé à la périphérie par la volumineuse enclave lipidique (4). C’est uniquement dans la zone juxta-nucléaire que le cytoplasme est clairement visible : il contient de nombreuses mitochondries (2), du réticulum granulaire et surtout du réticulum lisse. Ces éléments sont absolument nécessaires pour la synthèse/dégradation des lipides neutres qui forment l’enclave lipidique (voir vos cours de biochimie et de biologie cellulaire pour plus de renseignements sur la biosynthèse des triglycérides et la dégradation des acides gras). Les adipocytes contiennent souvent des pigments, conférant au tissu adipeux sa couleur plus ou moins  jaunâtre ou brunâtre. L’enclave lipidique est directement au contact du cytoplasme : il n’y a pas de bicouche membranaire limitante. L’enclave lipidique est simplement revêtue par une densification du réseau microfibrillaire cytoplasmique (5) Enfin notons que chaque adipocyte est entouré par une trame ayant valeur de membrane basale (6). Elle l’isole du réseau périphérique des fibres de réticuline (8). Le volume de l’enclave lipidique est éminemment variable en fonction des conditions nutritionnelles: dans les grands amaigrissements l’enclave peut disparaître et l’adipocyte retrouve un aspect de cellule réticulaire ou fibroblastique. 80

LE TISSU ADIPEUX BLANC : Microscopie photonique

Aspect général en microscopie optique (x100)

A faible grandissement c’est l’aspect vacuolaire et

 (x300)

spumeux  du tissu adipeux qui permet de le reconnaître

Vaisseaux et cellules sanguines

aisément. Cet aspect est du à

la solubilisation des enclaves lipidiques par les solvants organiques utilisés dans la préparation standard des coupes microscopiques On peut rencontrer de vastes zones homogènes de tissu adipeux, comme sur la figure de gauche Mais on peut également observer des plages de tissu adipeux au sein d’autres

Enclaves lipidiques dissoutes de l’adipocyte

structures tissulaires comme

Noyaux des adipocytes

on le voit sur la figure de droite qui correspond à une cloison inter- musculaire.

En effet, des plages adipeu-

ses sont souvent présentes au sein même de cloisons de conjonctif fibreux.

Travées de

Fibres

collagène

musculaires

Artère 81

LE TISSU ADIPEUX BLANC  : Microscopie photonique Aspect en microscopie optique à fort grandissement : En microscopie optique, sur une préparation standard, le tissu adipeux est facile à reconnaître à fort grossissement : Noyaux

Capillaire

(x750)

- Les enclaves lipidiques sont dissoutes par les techniques usuelles de préparation des coupes ; elles apparaissent optiquement vides - Les noyaux sont refoulés par l’enclave lipidique à la périLiserés cytoplasmiques phérie de la cellule. Ils sont fortement applatis - le cytoplasme des adipocytes est réduit à sa plus simple expression et apparaît sous forme d’un fin liseré périphérique. Les cellules sont souvent déformées par les cellules adjacentes.

Enclaves lipidiques dissoutes

Le tissu adipeux est riche en capillaires sanguins, reconnaissables à la présence des globules rouges

Les adipocytes possèdent de nombreux récepteurs : à l’hormone de croissance, aux hormones thyroïdiennes, aux glucocorticoïdes, aux adrénergiques, etc Ce type de technique ne permet pas de les visualiser 82

LE TISSU ADIPEUX BRUN, OU TISSU ADIPEUX MULTILOCULAIRE

Nous l’avons déjà vu, le tissu adipeux brun est peu répandu chez l’homme, sauf chez le nouveau-né. L’aspect général est peu différent de celui du tissu adipeux blanc. Néanmoins plusieurs points l’en distingue (figure de gauche) :  - les lobules sont souvent mieux individualisés ; sûrement parce que les cloisons (1) sont plus riches en vaisseaux capillaires (2) et en trajets nerveux.   - Les cellules (3) sont nettement plus polygonales que dans le tissu 5 adipeux blanc. Quelques adipocytes blancs (4) peuvent être observés. Vx  - Le noyau est ici souvent central car on ne retrouve pas la volumineuse enclave lipidique unique du tissu adipeux blanc. - Le cytoplasme de l’adipocyte brun est au contraire occupé par de nombreuses enclaves lipidiques (5). Elles sont de taille variable. C’est la préVx sence de ces enclaves multiples qui a fait attribuer à ce tissu le nom de tissu adipeux multiloculaire. Vx Sur une microphotographie optique après inclusion en résine (figure de droite), on note l’abondance de vaisseaux capillaires (Vx) dont on apperçoît bien la lumière dilatée. Les enclaves lipidiques multiloculaires (ELM) sont également bien visibles. Ici le contenu lipidique des enclaves a été préservé par la technique de préparation utilisée.

(x300)

ELM 83

LES ADIPOCYTES BRUNS MULTILOCULAIRES : Interprétation schématique d’une image électronique Les différences avec les lobules d’adipocytes blancs (voir la planche correspondante) sont évidentes.  - Le noyau (2) est central dans la cellule (1). - Les enclaves lipidiques multiloculaires (4) sont nombreuses et disséminées dans le cytoplasme. Elles sont de taille variable et entourées, comme pour l’adipocyte blanc, par un réseau de microfilaments. Il n’y a pas non plus de bicouche membranaire limitante : il s’agit bien d’une enclave et non d’une vacuole ou d’un organite cellulaire.  - Les mitochondries, le réticulum granulaire et lisse (3) sont largement représentés dans le cytoplasme (eu égard au métabolisme très actif de cette cellule. C’est le découplage de la chaîne de phosphorylation dans la membrane interne mitochondriale qui sera producteur de chaleur à partir du cycle de Krebs - voir vos cours de biochimie et biologie cellulaire). Comme pour l’adipocyte blanc, la cellule est entourée par une trame ayant valeur de membrane basale (non représentée sur ce schéma) et le réseau de réticuline est abondant (8). L’innervation est très riche. Elle est faite de différents types de fibres nerveuses (6), avec la présence de véritables terminaisons nerveuses sur les cellules (7) (voir le cours ultérieur sur le système nerveux). Enfin, les vaisseaux sont également très nombreux (5)

84

III-3 LES TISSUS SQUELETTIQUES Le tissu osseux et le tissu

cartilagineux sont les composants majeurs du squelette. Cartilage et os sont des formes spécialisées du tissu conjonctif, dérivées du tissu mésenchymateux et du mésoblaste embryonnaire. Ces deux tissus possèdent une matrice extracellulaire compacte et rigide .

III-3-1 CARTILAGE La particularité fondamentale du cartilage est de posséder une matrice rigide extracellulaire non vascularisée . Un seul type cellulaire caractérise le cartilage : les chondrocytes (moins de 10 p. 100 du volume total d’un cartilage). Les chondrocytes sont des cellules sphériques enfermées dans des logettes sans parois propres, les chondroplastes, qui les moulent parfaitement. Le chondrocyte possède un noyau volumineux et un cytoplasme basophile riche en réticulum granuleux et en dictyosomes, traduisant un rôle sécrétoire majeur. En effet le chondrocyte est une forme spécialisée de fibroblaste. Il élabore la matrice qui confère au cartilage ses caractères de rigidité et de plasticité. La matrice extracellulaire du cartilage est essentiellement constituée d'eau (70 à 80 p. 100) et de protéoglycanes sulfatés (chondoîtine et kératanes-sulfates) responsables de la consistance particulière du cartilage en maintenant une très forte pression osmotique au sein de la matrice. Certains protéoglycanes (type agrécan, voir cours de biochimie) sont caractéristiques du cartilage. La matrice cartilagineuse contient aussi des trousseaux de fibre de collagène d’un type partiellement différent de celui observé dans le tissus conjonctif lâche (collagène type 2). Dans les cartilages articulaires les fibres de collagène s’orientent parallèlement à la surface et participent largement aux propriétés de glissement L’absence de vascularisation fait que le tissu cartilgineux possède un métabolisme très lent, en partie anaérobie. Ce tissu se renouvelle néanmoins à partir de cellules souches, les chondroblastes. 85

Les chondroblastes s’observent préférentiellement dans la zone périphérique du cartilage, appelée périchondre. Le périchondre est une zone intermédiaire jonctionnelle dont le versant externe est similaire à un tissu conjonctif et dont la zone plus profonde se différencie progressivement en cartilage. Dans la zone profonde il n’est pas rare de voir des mitoses au sein des logettes chondroplastiques en voie de maturation ou bien de voir deux cellules filles adjacentes résultant d’une mitose. Cette disposition cellulaire particulière constitue des groupes isogéniques . Elle traduit un cartilage en croissance et se voit donc plus fréquemment dans un cartilage jeune et/ou bien vascularisé.

Les groupes isogéniques sont à disposition linéaire pour un cartilage dont la croissance s’effectue dans une seule direction ; ils sont à disposition dite coronaire dans un cartilage où la croissance se fait dans plusieurs directions de l’espace.

CLASSIFICATION DES CARTILAGES. Il existe trois types de cartilage. CARTILAGE HYALIN : le plus répandu. Il doit son nom à son aspect vitreux opalin. La matrice extracellulaire paraît amorphe en microscopie optique. On le trouve dans les cartilages articulaires, les voies respiratoires (larynx,trachée, bronches) ou les côtes. Il constitue le squelette foetal. Il persiste au niveau des cartilages de croissance avant la puberté. CARTILAGE ÉLASTIQUE : Comme le laisse prévoir son nom, la matrice extracellulaire contient des fibres élastiques.

Il resiste aux déformations et pliures passagères (ailes du nez, pavillon de l’oreille, épiglotte). FIBRO CARTILAGE : c’est un cartilage renforcé par d'épais faisceaux de fibres de collagène (type 1) et dont la structure rappelle celle des tendons. Il résiste à de très fortes pressions tout en préservant une certaine élasticité. On le trouve dans les disques intervertébraux et les ménisques du genou. 86

CARTILAGE HYALIN périchondre

CARTILAGE ELASTIQUE chondrocyte périchondre fibres élastiques (1) (2)

groupe

isogénique linéaire

chondroplaste (le chondrocyte est peu visible

dans la logette)

périchondre cellulaire

(2)

(1)

(2)

(1)

périchondre fibreux 87

III-3-2 TISSU OSSEUX Le tissu osseux est un tissu conjonctif spécialisé d’origine mésenchymateuse dont la matrice extracellulaire s’ imprégne de sels de calcium, en la rendant rigide et dure. Malgré son apparence inerte, le tissu osseux est en perpétuel remaniement. Il est soumis à un mécanisme permanent de lyse qui précède la néosynthèse osseuse. Le métabolisme osseux est donc beaucoup plus considérable que le métabolisme du cartilage. Il est facilité par une très riche vascularisation qui pénètre jusque dans les zones les plus profondes de l’architecture osseuse. Il existe plusieurs types d’os. Il existe également différentes modalités d’ossification. Néanmoins la plupart des éléments structuraux sont ubiquitaires.

2-1 ELEMENTS CONSTITUTIFS DE L’OS 2-1-1 MATRICE OSSEUSE :

Elle dérive de la matrice d’un conjonctif lache, contenant de nombreuses fibres de collagène de type 1. Mais certaines glycoprotéines sont spécifiques, comme l’ostéopontine. Ces protéines jouent un rôle essentiel pour favoriser le dépot de sels de calcium sous forme de cristaux d’hydroxyapatite phosphatés. La liaison entre les cristaux calciques et la trame proteique est excessivement forte. 2-1-2 LES CELLULES

2-1-2-1 Les ostéoblastes : ce sont des cellules à cytoplasme abondant, localisées à la surface des zones

osseuses en croissance et impliquées dans la biosynthèse de la plupart des molécules constitutives de la trame osseuse, en particulier le collagène , mais également la plupart des molécules plus spécifiques (ostéonectine, ostéocalcine, etc...). Ils secrètent également de nombreux facteurs de croissance à vocation paracrine et/ou autocrine (voir d’autres cours pour ces définitions). 88

2-1-2-2 Les ostéocytes : sont des ostéoblastes devenus davantage quiescents. Il s’enchassent dans la matrice osseuse au sein de logettes, les ostéoplastes. Le corps cellulaire est plus fusiforme que celui des ostéoblastes, le cytoplasme est moins abondant et emet de longs prolongements qui circulent dans des minuscules canalicules anastomosés 2-1-2-3 Les ostéoclastes : Ils sont localisés en surface des tissus osseux, dans les zones de lyse et de résorption (lacunes de Howship). Ce sont des cellules très volumineuses, plasmodiales, avec une multiplicité de noyaux au sein d’un cytoplasme unique. Le pôle au contact de la lame osseuse et de la lacune de résorption, possède une bordure en brosse très développée. Le cytoplasme est également très riche en lysosomes et en vacuoles d’hétérophagosomie (en relation avec la résorbtion active de l’os). L’ostéoclaste a valeur de macrophage. 2-1-2-4 Les cellules bordantes : petites, peu différenciées, en bordure de l’os. Il s’agit très probablement de cellules souches

2-2 LES DIFFERENTS TYPES DE STRUCTURES OSSEUSES : 2-2-1 ANATOMIE MACROSCOPIQUE DE L’OS : (voir ouvrages d’anatomie pour des schémas sur l’os)

Un os long comporte la partie médiane rétrécie, la diaphyse, et deux extrémités élargies, les épiphyses ; les régions évasées reliant les diaphyses aux épiphyses sont appelées métaphyses. La structure de l’os n'est pas homogène et comporte des régions formées d'os compact, et d'autres, plus centrales où existent de très nombreuses cavités séparées par de minces cloisons : c’est l'os spongieux. La diaphyse comporte une cavité centrale remplie d'un tissu jaunâtre, très riche en graisse, la moelle osseuse  jaune.

Dans les épiphyses il n'y a pas de grande cavité centrale, mais un tissu constitué de fines cloisons osseuses de O,l à 0,3 mm d'épaisseur : c'est l'os spongieux, dont les cavités sont remplies d'une substance rouge, d'aspect sanglant, la moelle osseuse rouge hématopoïétique. Les cloisons ne sont pas disposées au hasard, mais selon les forces de pression et de traction qui s'exercent sur l'os. Grâce à cette orientation la solidité de l'os spongieux est similaire à celle de l'os compact. 89

périoste est une enveloppe conjonctive dense qui revêt la face externe de l'os, sauf au niveau des cartilages articulaires. Les cavités internes, dans la diaphyse comme dans l'os spongieux épiphysaire, sont tapissées par une fine membrane conjonctive, l'endoste. Le

2-2-2 DIFFÉRENTS TYPES DE TISSU OSSEUX (selon l'orientation des fibres collagènes de la matrice) 2-2-2-1 os réticulaire : c’est un os immature et embryonnaire où la minéralisation est directe sur la trame entrecroisée de fibres générées par les cellules mésenchymateuses. Ce type d'os est remplacé par de l'os mature, mieux organisé. L’os de type réticulaire persiste dans les régions d'implantation des tendons et au niveau de la racine des dents (cément). 2-2-2-2 os lamellaire : il est quasi présent dans le squelette adulte. Au microscope, la différence de réfraction due à l’orientation des trousseaux de collagène, donne l'impression d'empilement de lamelles osseuses. La minéralisation de l'os lamellaire est d'autant plus dense que l'os est de formation plus ancienne. Les ostéocytes sont disposés parallèlement au grand axe des lamelles. 2-2-2-2-1 os haversien : Le plus répandu. Les lamelles osseuses sont organisées de manière concentrique autour des vaisseaux. Il contient un réseau de cavités, ou canaux de Havers, qui sont de très petite taille (80 µm), enfermant un gros capillaire entouré d'une mince gaine endostéale. Les lamelles entourant le canal constituent avec lui le système de Havers, ou ostéone, cylindre de 1 mm de diamètre environ. Un mince liseré homogène et dépourvu de cellules, la ligne cémentante, entoure l'ostéone. Un ostéone peut mesurer plusieurs centimètres de longueur. Les systèmes de Havers et leurs canaux sont plus ou moins parallèles et peuvent se connecter selon un angle très fermé. Cette disposition est surtout nette dans les os longs où les ostéones sont rangés selon le grand axe de l'os. Des canaux (canaux de Volkmann), transversaux, perforant les lamelles osseuses, joignent les canaux de Havers entre eux et là surface. Les ostéones étant cylindriques, il subsiste entre eux des espaces comblés par des systèmes lamellaires haversiens partiels : ce sont les systèmes intermédiaires. Il s’agit d’ostéones plus anciens, amputés par le remodelage permanent de l’os, et la construction des nouveaux ostéones. 90

A la périphérie de l'os, il existe une mince couche d'os lamellaire compact dépourvue de vaisseaux, le système fondamental externe qui entoure complètement l'os sous le périoste. Le même phénomène existe sous l’endoste, mais bien moins visible. 2-2-2-2-2 L'os lamellaire spongieux  : il ne diffère de l'os haversien que par la taille des cavités conjonctivo-vasculaires. Les lamelles sont organisées autour de ces volumineuses cavités médullaires qui communiquent entre elles. La moëlle rouge comporte deux zones, au centre la moelle hématopoïetique ou hématogène et en périphérie, au contact de l'os, la moelle ostéogène, qui se confond avec l'endoste ‘équivalent interne, mais moins visible, du périoste).

2-3 OSTEOGENESE : Aspects anatomiques L'os est synthétisé par les ostéoblastes. L’ossification est d’abord primaire, l’os remplaçant un tissu d’ébauche primitive. Au dela, l’ossification devient secondaire et correspond à un processus de remaniement résultante d’un équilibre entre les mécanismes de synthèse, principalement dévolus à l’ostéoblaste, et des processus de lyse, principalement dévolus à l’ostéoclaste. 2-3-1 OSSIFICATION PRIMAIRE Elle s’observe principalement au cours de la vie foetale. L'os remplace des tissus conjonctifs plus ou moin fibreux (ossification intraconjonctive) ou du cartilage (ossification endochondrale) provenant du tissu mésenchymateux primitif. 2-3-1-1 L'ossification intraconjonctive .

Elle se poursuit chez l’adulte au niveau du périoste, et dans les os de membrane (clavicule, omoplate, voute du crane, etc). L'ossification débute par une phase de préossification accompagnée d’une hyperplasie des vaisseaux sanguins et d’un accroissement de la trame conjonctive, facilitant le dépot calcique ultérieur. Dans ce type d’ossification les cellules mésenchymateuses (ou les fibroblastes directement dérivés) se transforment in situ en ostéoblastes. L’organisation de l’os formé, en nodules ostéoïdes adjacents, est nettement plus irrégulière que celle obtenue par l’ossification secondaire tout en étant plus granuleuse et plus compacte. La croissance ultérieuren s’effectue toujours par la périphérie de chaque nodule ostéoïde primitif. Bien qu’il ne s’agisse pas stricto sensu  d’os, la dentine (ou ivoire) de la dent procède de ce type de calcification. 91

2-3-1-2 L'ossification endochondrale est le remplacement du cartilage par du tissu osseux. Ici encore

C'est l'arrivée de neo-vaisseaux qui est responsable du déclenchement de l'ossification. Ils sont constitués de gros capillaires entourés d'un tissu conjonctif riche en ostéoblastes qui sécrètent des facteurs stimulant la croissance du cartilage (du type FGF, Fibroblast Growth Factor ; voir d’autres cours pour des précisions). A distance du front de vascularisation, les chondrocytes se divisent activement, formant des groupes isogeniques axiaux orientés. Il en résulte un accroissement de longueur dans cette zone appelée cartilage sérié. Plus près des vaisseaux les chondrocytes augmentent de taille, alors que leur noyau devient pycnotique. C'est le cartilage hypertrophié. Les chondrocytes hypertrophiés sont responsables d’une minéralisation primaire de la matrice cartilagineuse, formant une zone de cartilage calcifié où les cellules meurent. Au contact du front vasculaire, sur une ligne d'érosion, des ostéoclastes détruisent le cartilage calcifié en effondrant les cloisons séparatives entre les chondrocytes d'un même groupe isogénique. Les vaisseaux et le tissu conjonctif périvasculàire, riche en ostéoblastes, pénètrent dans ce tunnel et une matrice ostéoïde déposée par les ostéoblastes sur la paroi constitue l'os primaire endochondral. Transitoirement, cette région comporte des cloisons osseuses possédant un axe de cartilage calcifié, ou travée directrice. Cette structure est rapidement détruite par des ostéoclastes et une ossification secondaire débute L'ossification endochondrale a pour principale conséquence la croissance en longueur de l'os, en stimulant la rolifération du cartilage. 2-3-2

OSSIFICATION. SECONDAIRE OU REMANIEMENT OSSEUX

C’est le remplacement d'un os existant par un nouveau tissu osseux après destruction par les ostéoclastes. Ce mécanisme est indispensable pour compenser le vieillissement des ostéocytes dans leur lacune. La destruction de l'os par les ostéoclastes débute sur la paroi d’un espace conctivo-vasculaire. Dans l'os haversien c'est au niveau d'un canal transversal de Volkmann. Le bourgeon conjonctivo-vasculaire s'enfonce dans l'os compact sous forme d'un tunnel de résorption, dont les dimensions sont celles du futur ostéone. Les ostéoblastes qui recouvrent la paroi du tunnel élaborent des lamelles osseuses qui se superposent de la périphérie vers le centre de la cavité. Lorsque le processus est achevé, un nouvel ostéone est formé. La calcification complète de la matrice demande plusieurs semaines. Par ailleurs, les systèmes de Havers plus anciens sont érodés par les nouveaux et ce qui subsiste constitue les systèmes intermédiaires. Le remaniement de l'os spongieux est similaire, mais moins facile à observer. 92

2-4 FORMATION ET CROISSANCE DES OS OS LONGS

Chez le foetus, les éléments du squelette sont cartilagineux, avec une forme proche de celle du futur os adulte. La vascularisation initie l'ossification dans la partie moyenne de la diaphyse, sous forme d'une gaine osseuse ou virole périchondrale, qui s'étend progressivement en direction des extrémités, et formera ensuite la corticale osseuse qui s'étend jusqu'aux cartilages articulaires. Peu après le début de l'apparition de la virole périchondrale, des bourgeons conjonctivo-vasculaires pénètrent dans la diaphyse, provoquant la formation d'une aire d'ossification endochondrale. C'est le point d'ossification primaire diaphysaire, qui s'accroît et se sépare en deux fronts d'ossification qui remontent en direction des épiphyses, réduisant progressivement le cartilage. En arrière de ces zones d'ossification endochondrale, l'os est remanié plusieurs fois et il disparaît finalement pour laisser place à la cavité médullaire diaphysaire. L'érosion du cartilage cesse lorsque les zones d'ossification atteignent les métaphyses, laissant subsister les cartilages de conjugaison jusqu'à la fin de la croissance. Plus tardivement, des vaisseaux pénètrent dans les épiphyses et y provoquent la formation de nouveaux points d'ossification primaire endochondrale. Ils apparaissent pour chaque os à un âge précis. Il en est de même pour la disparition des cartilages de conjugaison. Dans les épiphyses, l'os endochondral remanié laisse la place à l’os lamellaire spongieux et à ses cavités remplies de moelle hématopoïétique. La croissance en épaisseur des os et due à l'activité ostéogène du périoste. Elle se ralentit avec l’âge, mais ne cesse jamais complètement. OS COURTS La formation et la croissance des os courts sont identiques à celles des épiphyses des os longs et ne comportent pas de cartilage de conjugaison.

93

OS PLATS La voûte crânienne comporte plusieurs plaques qui s'accroissent par leur périphérie. Des espaces persistent entre les plaques osseuses (sutures et fontanelles). Les sutures et les fontanelles restent longtemps ouvertes, permettant la croissance en volume de la boîte crânienne. Les remaniements osseux transforment la partie centrale des os plats en os spongieux (diploé). Les deux corticales (ou tables externe et interne), sont formées d'os lamellaire compact partiellement organisé en systèmes de Havers périvasculaires REMODELAGES :

Au cours de la croissance osseuse, la forme des os se modifie. Dans les os longs, la région métaphysaire située en arrière du cartilage de conjugaison s'incorpore à la diaphyse et son diamètre diminue. Le rayon de courbure des os plats de la voûte crânienne s'accroît. Ces remodelages osseux complexes sont génétiquement programmés et font intervenir l'action simultanée des ostéoclastes et des ostéocytes.

94

noyaux

lysosomes

bordure en brosse

canalicule

en coupe transversale

Lacune de résorption

95

(2)

(1)

(2) (3)

(3)

(4)

(4)

(1)  

Systèmes intermédiaires 96

OSSIFICATION ENDOCHONDRALE cartilage h alin

(1)

cartilage sérié 2 (2)

cartilage h ertro hi ue 3 chondrocytes en dé énerescence cartilage calcifié ligne d’érosion (4) bourgeon vascuostéoblastes laire travée osseuse nouvellement calci-

(3) (4) (5)

(6)

cellules mésenchymateuses

du tissu réticulaire de la 97

98

III - 4 LE TISSU SANGUIN Le sang est un tissu mésenchymateux dont la matrice, le plasma, est liquide. Les cellules constitutives sont appelées les éléments figurés  du sang. Les éléments figurés sont représentés par des cellules nucléées, les leucocytes (globules blancs), et par des cellules anucléées, les hématies (globules rouges) et les plaquettes. Rappels :` 

- le plasma représente la phase totale liquidienne du sang ; le serum est la fraction liquidienne qui se sépare du caillot, après coagulation (=plasma dépourvu de fibrine et des facteurs de coagulation) - Les leucocytes circulent dans le torrent sanguin mais n’acquièrent leurs propriétés fonctionnelles qu’en le quittant et en passant dans les tissus avoisinants. - Inversement, hématies et plaquettes sont spécifiques du sang et ne sortent qu’en cas d’hemorragie. - Les propriétés du sang sont multiples (constance physico-chimique du milieu intérieur, nutrition, défense, oxygénation, transports, etc). Voir cours spécialisés.

NOTA :  cet exposé n’est qu’une approche succinte dans le cadre de l’histologie générale. D’autres notions seront développées dans d’autres cours : angiogénèse et hématopoïese, organes hématopoïetique 99

1 ABRÉGÉ DES CONSTANTES

DU SANG :

Pour plus de renseignements, voir des ouvrage spécialisés (hématologie, immunologie) hémogramme = examen cytologique

= comptage des éléments figurés (numération globulaire), + calcul du pourcentage des cellules anormales.

L'hématocrite = pourcentage du volume sanguin occupé par les éléments figurés (en pratique les hématies) : 47 P. 100 chez l'homme, 42 p. 100 chez la femme. hémocytogramme ou formule sanguine (se pratique sur un frottis coloré) = analyse de la distribution relative des différents éléments figurés

NUMERATION GLOBULAIRE

 

H E M O C Y T O G R A M

100

2 DESCRIPTION DES ÉLÉMENTS FIGURÉS DU SANG :

cellules souches et lignées sanguines

La formation des cellules sanguines constitue l'hématopoïèse. Chez l'adulte toutes les cellules sanguines trouvent leur origine dans la moelle osseuse rouge, dite hématopoïétique, des os spongieux. La production de cellules sanguines est très importante. Chaque jour sont renouvelés 1 p. 100 des hématies (250 milliards), 10 p. 100 des plaquettes et la totalité des granulocytes. L'hématopoïèse s’effectue à partir de cellules souches indifférenciées, dont certaines d'entre elles vont se différencier pour générer les diverses lignées. Les cellules souches primordiales sont capables de donner toutes les lignées. Ce sont les CFU (Colony Forming Unit), Les CFU ont la morphologie de petits lymphocytes (voir plus loin). Elles peuvent quitter la moelle et 1 p. 100 des lymphocytes circulants seraient en fait des CFU. Mais rapidement une différenciation se produit avec les divisions successives. Des marqueurs membranaires spécifiques apparaissent sur la surface des cellules (mis en évidence par des anticorps monoclonaux). Ces marqueurs sont appelés cluster de différenciation ( CD). On aboutit ainsi à des cellules souches spécialisées pour une seule lignée. Ces cellules entameront elles-mêmes de nouvelles étapes de différenciation et de maturation pour aboutir aux cellules du sang circulant. Ce processus fait intervenir des facteurs de croissance, les CSF (Colony-Stimulating Factors) modulant des facteurs de transcription qui favorisent la bascule de différenciation vers des lignées spécifiques (par exemple leucocytes/hématies). Ces mécanismes sont régulés par bien d’autres facteurs de croissance (cytokines) qui interviennent à tous les stades de l'hématopoïèse, en association avec des molécules de membranes (intégrines, sélectines, récepteurs, et les facteurs de différenciation de type CD). 101

Il n’est pas possible dans ce cours d’insister davantage. Ces notions seront reprises plus tard en histologie spécialisée, en hématologie et en immunologie. Le tableau ci dessous résume les grandes étapes de l’hématopoïese :

102

2 - 1 LIGNÉE ÉRYTHROCYTAIRE L'hématie ou globule rouge, encore appelé érythrocyte, est l'élément figuré du sang le plus abondant. Il représente le stade ultime de différenciation de la lignée érythrocytaire. Le globule rouge a une forme de disque biconcave (diamètre : 7,2 à 7,9 µm ; épaisseur : 2 µm en périphérie et de 1 µm au centre). La surface membranaire est de 140 µm2 par hématie, mais la sommation correspond à plus de 3 500 m 2 pour l'ensemble des hématies chez un adulte. Dans le sang les hématies sont souvent empilées et forment des rouleaux. Le globule rouge est très déformable et peut s'étirer pour passer dans les plus fins capillaires CFU-GEMM L'hématie est dépourvue de noyau. Sa membrane plasmique comporte un cellcoat ou glycocalyx (voir biologie cellulaire), dont la composition en sucres détermine les groupes sanguins du système ABO. BFU L'hématie comporte un cytosquelette étroitement lié à la membrane plasmique qui lui permet de reprendre sa forme discoïde après avoir été déformée. L’héCFU-E matie, par sa simplicité, a été un bon modèle d’étude des interactions entre les protéines de membrane et le cytosquelette. Ces protéines forment un réseau Pro-érythroblaste continu sous la face profonde de la membrane plasmique. La plus importante est la spectrine. Elle forme des tétramères qui s'attachent à l'ankyrine, protéine Érythroblaste basophile I spécifique de la membrane. Ce réseau complexe est stabilisé par d’autres protéines et interagit aussi avec des filaments d’actine (voir aussi cours de biologie Erythroblaste basophile Il cellulaire). L’ensemble permet à l’hématie, en présence d’ATP, de préserver sa forme biconcave et discoïdale. Érythroblaste polychromatoLe cytoplasme du globule rouge à maturité ne possède aucun organite. Il est phile I constitué presque exclusivement d'eau et d'hémoglobine lui permettant de lier des quantités considérables d’oxygène Érythroblaste polychromatoLa formation des hématies (ou érythropoïèse) est résumée sur le tableau cicontre. Au stade de l'érythroblaste polychromatophile II, le noyau se condense et est expulsé de la cellule pour former le réticulocyte qui contient encore quelques traces d'organites cytoplasmiques.

phile II Réticulocyte Hématie 103

Le réticulocyte quitte la moelle en s'aidant de mouvements amiboides pour devenir une hématie qui perd rapidement toute mobilité active. La durée de l’érythropoïèse est de 1 semaine. La durée de vie de l'hématie dans le sang circulant est de 120 jours, avec un taux normal de réticulocytes circulants de 1 à 2 p. 100. Rappelons par ailleurs que la régulation de l'érythropoïèse se fait sous l'action prépondérante de l'érythropoïétine (Epo), glycoprotéîne élaborée essentiellement par le rein. Les androgènes ont également une action positive qui explique en partie la concentration sanguine en hématies plus élevée dans le sexe masculin.

2-2 LIGNÉE PLAQUETTAIRE Les plaquettes sanguines sont des éléments anucléés qui jouent un rôle essentiel dans l’hemostase et la coagulation. Leur diamètre varie de 2 à 5 µm. Sur les frottis, elles ont une forme irrégulière, polygonale, mais dans le sang circulant elles sont lenticulaires, à contours réguliers : c'est la forme non activée ou discocyte. En effet, lorsque la plaquette est activée, elle se rétracte et émet de longs prolongements (forme échinocyte). Les plaquettes sont de petits fragments cytoplasmiques entourés de membrane. Leur centre est plus coloré par de fins granules. Comme pour l’hématie, le cytosquelette interne est très développé. Les organites cytoplasmiques sont rares mais les plaquettes contiennent de nombreuses enclaves de glycogène et surtout des vésicules sécrétoires riches en substances actives comme la sérotonine et la thrombospondine. Dans le processus de coagulation, les plaquettes passent par quatre stades successifs : - activation  : de nombreuses substances activent les plaquettes, mais le collagène est le plus efficace. Lorsqu’il y a rupture vasculaire les plaquettes seront immédiatement au contact du collagène du stroma conjonctif - adhésion les plaquettes activées se gonflent, émettent des pseudopodes et libèrent la sérotonine, l'ADP et le facteur IV de la coagulation. elles se lient aux fibres de collagène et à d’autres constituants matriciels extravasculaires. L’aspirine s’oppose à ce mécanisme d’adhésion - agrégation les plaquettes nouvellement activées viennent se fixer sur celles qui ont déjà adhéré. Le processus dépend de récepteurs de surface qui viennent se lier au fibrinogène (la thrombospondine est la molécule qui se fixe sur les molécules de fibrinogène). La masse de plaquettes agrégées va s'opposer au saignement. - contraction : les plaquettes se contractent ensuite, expulsant la majorité du contenu cytoplasmique. La masse membranaire résiduelle constitue une structure compacte : le “clou” plaquettaire. Cette phase finale est provoquée par une autre molécule de la coagulation, la thrombine. 104

Formation des plaquettes (thrombopoïèse ) : CFU-GEMM Elle obeit au schéma ci contre. La maturation finale s’effectue par fragmentation du cytoplasme du mégacaryocyte CFU-MK thrombocytogène. Cette cellule est devenue polyploïde par replication successive de l’ADN, sans cytodiérèse : on retrouve jusqu’à 64 chromosomes dans le noyau qui deMégacaryoblaste vient monstrueux. Dans la zone intermédiaire (très étendue) du cytoplasme on observe de nombreuses vésicules ainsi que des membranes de démarcation. Il s’agit Mégacaryocyte basophile d’invaginations de la membrane plasmique formant un réseau qui découpe le cytoplasme en petits territoires correspondant aux futures plaquettes ; Mégacaryocyte granuleux Il existe dans chaque mégacaryocyte 5 à 8 sites d'invagination membranaire permet(thrombocytogène) tant la formation des plaquettes (sites proplaquettes). Le mégacaryocyte libère en bloc les plaquettes contenues dans une proplaquette. Le mégacaryocyte meurt lorsqu'il est Plaquettes réduit à son noyau et à une mince enveloppe cytoplasmique. La régulation de la fabrication des plaquettes est mal connue. La rate met en réserve environ 30 p. 100 des plaquettes formées et les restitue en cas de besoin.

2-3 LA LIGNÉE LYMPHOCYTAIRE Les lymphocytes présents dans le sang ne représentent qu'une faible partie de la population lymphocytaire. La plupart d'entre eux sont dans le tissu lymphoïde (sera repris en PCEM-2). Les lymphocytes sont de différents types : - Les   petits lymphocytes (8 à 10 µm). Le cytoplasme, basophile, ne forme qu'une mince enveloppe autour du noyau. Quelques granulations azurophiles (lysosomes) sont observées. La chromatine est très compacte. - Les grands lymphocyte ont un cytoplasme plus abondant et sont plus riche en lysosomes. Il s'agit de cellules souches hématopoïétiques ou de cellules NK (Natural Killer). Les précurseurs des lymphocytes se trouvent dans la moelle osseuse hématopoïétique, mais la plus grande partie de ces cellules se forment lors de la réaction immunitaire dans les formations lymphoïdes périphériques. Les cellules souches des lymphocytes sont très difficiles à isoler, elles sont très mal connues. 105

2 - 4 LIGNÉE MONOCYTAIRE Voir aussi le chapitre histiocyte ou macrophage dans le cours sur le tissus conjonctif lache. Le monocyte est la plus grande cellule du sang. Il mesure 15 à 18 µm de diamètre. Son noyau est réniforme ou encoché, atteignant parfois les bords opposés de la cellule (aspect caractéristique en drapeau). L’organisation de la chromatine confère souvent au noyau un aspect « peigné ». Le cytoplasme est gris-bleu avec les colorations standards utilisées et il contient quelques granulations azurophiles. En phase quiescente les organites cytoplasmiques sont peu développés. Le monocyte se déplace grâce à des voiles cytoplasmiques ondulants.

Le monocyte est en fait la forme indifférenciée du macrophage  qui atteindra sa maturité dans les tissus con jonctifs (voir le chapitre correspondant). Le monocyte dérive d'une cellule souche commune avec les granulocytes neutrophiles, la CFU-GM (granulomonocytaire) dérivant elle-même de la cellule souche de la lignée granulo-érythro-mégacaryo-monocytaire.

2 - 5 LIGNÉE GRANULOCYTAIRE Les granulocytes ou polynucléaires du sang possèdent de nombreuses granulations cytoplasmiques et un noyau plurilobé. Ce sont des cellules très mobiles qui jouent un rôle essentiel dans les défenses de l'organisme. La nature des granulations permet d’en distinguer 3 types : granulocytes neutrophiles, éosinophiles et basophiles.

106

2 - 5 - 1 GRANULOCYTE NEUTROPHILE Cellule de 10 à 12 pm de diamètre, sphérique dans le sang circulant, le granulocyte neutrophile s'étale sur les frottis et paraît ainsi plus grand. Son noyau possède deux à cinq lobes bien individualisés, dont le nombre augmente au cours du vieillissement de la cellule. Le cytoplasme contient plusieurs types de granulations (trois). Parmi elles : - certaines, de nature secrétoire contiennent préférentiellement du lysozyme, une enzyme qui détruit les coques des bactéries Gram +, ainsi que de la lactoferrine, qui inhibe la multiplication des bactéries - d’autres sont des lysosomes, ce qui démontre l’implication potentielle du granulocyte dans des processus de phagocytose (microphagie). Ils sont activés lorsque des germes microbiens déjà immunologiquement reconnus (revêtus d'anticorps en présence de complément ; voir ultérieurement les cours d’immunologie). Le granulocyte neutrophile, attiré par chémotaxie, englobe les bactéries dans une vacuole de phagocytose où les lysosomes déversent leur contenu enzymatique. Les enzymes lysosomiales provoquent la libération d'oxygène radicalaire (ion superoxyde) fortement bactéricide. Les radicaux libres produits, également toxiques pour les tissus avoisinant, sont rapidement inactivés grâce à une superoxide-dismutase (SOD) transformant l’ion superoxyse O 2. en H2O2, puis à l’action des peroxydases ou de la gluthation péroxydase (GxPase), transformant le peroxyde d’hydrogène en eau. Néanmoins le processus n’évite pas tous les délabrements dans les tissus avoisinants. Il est grandement responsable de la nécrose tissulaire et de la formation du pus. Les granulocytes ne restent que quelques heures dans le sang circulant. A leur sortie de la moelle, ils sont emportés par le courant sanguin (pool circulant), et “rampent” alors sur la surface des parois vasculaires (granulocytes marginés ; la cortisone provoque le passage des granulocytes du pool marginé au pool circulant). Les granulocytes quitteront les petits vaisseaux en passant entre les cellules de la paroi (diapédèse), lorsqu'ils ont été stimulés par des substances activatrices chemotactiques, les kinines, libérées depuis un foyer inflammatoire. 107

2 - 5 - 2 GRANULOCYTE EOSINOPHILE Il est légèrement plus grand que le granulocyte neutrophile et possède un noyau bilobé et des granulations nombreuses et volumineuses colorées en rouge orangé sur les frottis. En microscopie électronique, elles apparaissent comme une vésicule oblongue contenant un cristalloïde typique. Elles secètent de nombreux facteurs de croissance (IL-2, IL-4, GM-CSF, et bien d’autres cytokines) ainsi qu’une peroxydase. Les granulocytes éosinophiles ont une activité de phagocytose dirigée contre les antigènes reconnus par les immunoglobulines E. Ils jouent ainsi un rôle modulateur sur les mastocytes et des granulocytes basophiles. Leur nombre est augmenté dans le sang des sujets allergiques et dans les parasitoses. En effet, ils sécrètent des protéines actives contre les vers parasites. 2 - 5 - 3 GRANULOCYTE B ASOPHILE Le moins abondant des granulocytes sanguins. Son noyau est moins segmenté que celui des autres granulocytes. Les granulations sont basophiles , métachromatiques, très volumineuses et recouvrent le noyau Les granulocytes basophiles contiennent les mêmes substances actives que les mastocytes. Comme eux, ils sont riches en récepteurs pour les IgE et leur rôle dans la réaction d'hypersensibilité immédiate est identique, bien que ne dérivant pas de la même cellule souche.

CFU-GM, Eo, B

Myeloblaste Promyélocyte Myélocyte (neutro-, éosino-, basophile)

2 - 5 - 4 GRANULOPOÏÈSE

Elle est résumée sur le tableau ci contre montrant une origine différente des 3 types, alors que le mode de maturation est ensuite similaire Par ailleurs la lignée du granulocyte neutrophile et du monocyte proviennent de la même cellule souche GM (voir 1er tableau du chapitre 2)

Métamyélocyte (neutro-, éosino-, basophile) Granulocyte (neutro-, éosino-, basophile) 108

3 - TISSU RETICULÉ C’est le tissu conjonctif spécifique, - des processus de multiplication et de différenciation des cellules sanguines : à ce titre il constitue la trame de la moelle osseuse hématopoïétique - des lieux spécifiques de la maturation des cellules immunitaires : à ce titre il constitue la trame de toutes les formations lymphatiques : thymus, rate, ganglions lymphatiques, amygdales, plaques de Peyer intestinales, etc. Tissu myéloïdes et lymphoïdes sont donc basalement identiques, même si les structures qui les contiennent sont ensuite diversifiées C’est un tissu conjonctif spécialisé, à prédominance cellulaire, particulièrement favorable aux migrations cellulaires et à la diffusion de facteurs de signalisation. Il comporte une charpente, constitué par un réseau tridimensionnel de fibres de réticuline, plus dense autour des vaisseaux, laissant beaucoup de place disponible pour les cellules car la substance fondamentale est fortement hydratée. Ce réseau soutient les cellules et les vaisseaux (sanguins, lymphatiques). Certaines cellules sont considérées comme fixes : ce sont les fibroblastes réticulaires, directement dérivés des cellules mésenchymateuses originelles. Ils ont en outre des propriétés contractiles. Ils sont responsables de la synthèse de la réticuline (collagène type 3). Ces fibroblastes sont anastomosés entre eux au niveau de leurs prolongements par des jonctions de type gap. Ils ont probablement un rôle de contrôle et de “nursing” des cellules de la lignée hématopoïetique, mais surtout un role de contrôle des échanges vasculaires en modulant la circulation sanguine dans le tissu réticulaire (en quelque sorte une fonction rudimentaire de péricyte). Les vaisseaux qui traversent majoritairement le tissu réticulé sont des capillaires sinusoïdes (sera revu avec le chapitre angiogénèse/hématopoïese). Ils ont des contours irréguliers et les cellules endothéliales laissent entreelles des interstices où s'insinuent les prolongements de macrophages périvasculaires qui font saillie dans la lumière. Les cytoplasmes des cellules endothéliales, très minces, ménagent aussi des pores transitoires. L’ensemble de ces déhiscences facilite les migrations cellulaires et les échanges cellulaires entre le secteur vasculaire et le tissu réticulé. On a longtemps pensé que les cellules endothéliales des capillaires sinusoïdes avaient un rôle de phagocytose. En fait c’est la lignée des macrophages de proximité qui possède cette activité. 109

Dans le tissu myéloide on retrouve aussi une forte composante en cellules adipeuses (métaplasie adipeuse des fibroblastes réticulaires) Pour simplifier, nous dirons qu’on peut distinguer 3 types de moelle osseuse : - la moelle osseuse rouge. C’est la moelle hématopoïetique. Sur la toile de fond du tissu réticulé que nous venons de décrire il faut ajouter au plan descriptif : - un réseau artériel beaucoup plus développé où la pression sanguine est importante (accrue par la nature incompressible de l’os lammellaire qui entoure le tissu myeloïde) - Les diverses lignées de l’hématopoïese décrites dans le chapitre 2 précédent. Sans décrire les dispositions précises, signalons cependant que les différentes lignées n’ont pas une disposition randomisée mais occupent chacune des positions électives, en amas plus ou moins denses et à des distances variables, mais non au hasard, par rapport à la composante vasculaire. - les cellules hématopoëtiques sont également en densité croissante à proximité du tissu ostéoblastique de l’endoste. - La moelle osseuse jaune. Elle se différencie chez l'adulte à partir de la moelle rouge par prolifération de la composante adipeuse. Il s’agit d’un mécanisme adaptatif et de régulation : en cas de besoin d’hématopoïese accrue le tissu adipeux peut subir une métaplasie inverse et reformer des fibroblastes réticulaires, surtout au voisinage de l’endoste, en ménageant des espaces pour la prolifération des lignées sanguines. - La moelle grise. Chez le vieillard, les cellules adipeuses régressent et la moelle est envahie par un tissu de sclérose. L’hématopoïèse régresse considérablement. Elle devient peu efficace, en particulier en cas de besoin de réactivation.

110

4 - ICONOGRAPHIE

: au dela des figures ci-dessous, nous vous

recommandons tout particulièrement l’adresse suivante :

http://teaching.anhb.uwa.edu.au/mb140/CorePages/Blood/blood.htm

POLYNUCLÉAIRES NEUTROPHILES

POLYNUCLÉAIRES ÉOSINOPHILES

PETITS LYMPHOCYTES

GRAND LYMPHOCYTE

LYMPHOCYTE A GRANULATIONS AZUROPHILES POLYNUCLÉAIRES BASOPHILES

MONOCYTE

111

MEGACARYOCYTE

HEMATIES (microscopie à balayage)

 PLAQUETTES

112

113

IV - TISSUS MUSCULAIRES Pour d’autres visions, simples mais de qualité, consulter les adresses suivantes : http://teaching.anhb.uwa.edu.au/mb140/CorePages/Muscle/Muscle.htm http://astro.temple.edu/~sodicm/labs/MuscleWeb/sld001.htm http://www.md.ucl.ac.be/isto/ 

1 TISSUS MUSCULAIRES : INTRODU CTION Les muscles sont constitués par des cellules spécialisées, les fibres musculaires . Les fibres, ou contractiles, et de développer des cellules musculaires, ont la propriété d'être excitables et contractiles, forces mécaniques. Elles possèdent toutes une double composante en myofibrilles d'actine  et en myofibrilles de myosine. C'est l'interaction actine-myosine qui confère les propriétés fonctionnelles à ce type de tissus. Il existe trois grands types de tissus musculaires en fonction des cellules constitutives (voir aussi classification de des s tissus) tissus) : - la musculature squelettique. Elle contrôle la posture et les mouvements du corps. La contraction est volontaire. Les muscles squelettiques sont caractérisés par des cellules dont l'agencement microfibrillaire des complexes acto-myosiques aboutit à la présence caractéristique d'une striation transversale. transversale. - la musculature lisse. Elle est associée à des des fonctions végétatives, végétatives, involontaires. - la musculature cardiaque. Les cellules possèdent aussi une striation transversale mais la contraction est involontaire et soumise à un automatisme rythmique 114

A coté des tissus musculaires individualisés existent des cellules contractiles diffuses ou isolées dans divers tissus et/ et/ou ou organes : - Les péricytes. Ils entourent les endothéliums capillaires et contrôlent le diamètre luminal. Ils gèrent le débit vasculaire par équilibre entre les états de vasodilatation et de vasoconstriction - Les myofibroblastes. Difficiles à identifier morphologiquement, ils jouent un rôle important dans la plasticité, la migration et la motilité cellulaire au sein du tissu conjonctif (voir cours d'embryologie causale et sur le tissu conjonctif). - Les cellules myoépithéliales  : elles sont parfois présentes au niveau des épithéliums glandulaires. Elles participent au contrôle mécanique de la sécrétion (ex : glande mammaire, glandes salivaires). REMARQUE REMARQUE : Classiquem Classiquement ent on emploie emploie une terminologie particulière pour certains éléments des cellules musculaires. La membrane pasmique est appelée sarcolemme. Le cytoplasme est appelé sarcoplasme. sarcoplasmique. Le réticulum lisse est appelé réticulum sarcoplasmique

Les fibres de la musculature squelettique sont les mieux connues, nous les développerons en premier, puis nous nous intéresserons à quelques aspects spécifiques des cellules musculaires lisses et myocardiques.

115

2 EMBRYOLOGIE ET HISTOGENESE Les tissus musculaires dérivent tous du mésoderme embryonnaire (voir aussi vos cours

d'embryologie) d'embryologie) : - soit directement à partir des cellules mésenchymateuses issues de la lame latérale, - soit par différenciation in situ sit u de la splanchnop splanchnopleure. leure. C'est C'est le cas des co couches uches musculaires lisses du tube digestif, digestif , de l'arbre l'arbre trachéo-bronchique, etc. etc. - soit par différenciation du myotome qui aboutit à la mise en place du tissu musculaire squelettique. Il n'existe guère d'exceptions à l'origine mésodermique des cellules musculaires. Seuls les muscles de l'iris, et peut être certaines cellules myoépithéliales, ont une origine différente et ectoblastique.

116

3 LE TISSU MUSCULAIRE SQUELETTIQUE ET LES FIBRES MUSCULAIRES STRIÉES : 3 - 1 ORGANISATION DES MUSCLES SQUELETTIQUES 3-1-1 Propiétés physio-anatomiques : voir vos cours d'anatomie et de physiologie Nous dirons simplement : a) il existe de nombreux types de muscles squelettiques. Leurs propriétés (contractibilité, excitabilité, élasticité) dépendent de l'équilibre entre les cellules musculaires et le tissu conjonctif qui les composent. b) les muscles squelettiques s'insèrent en général sur les os par l'intermédiaire de tendons. Ils peuvent aussi s'insérer sur des cartilages ou sur des lames fibreuses (aponévroses). Certains muscles, par exemple les muscles de la langue, s'insèrent à la face profonde des muqueuses. c) les spécificités de la contraction musculaire volontaire sont liées aux propriétés des fibres musculaires qui composent chacun des muscles squelettiques (fibres de type I et II ; nous reviendrons ultérieurement sur ce point d) Le muscle peut être assimilé à un système mécanique comportant à la fois une composante contractile et une composante élastique associée. La force élastique développée lors d'un étirement musculaire est une force de rappel physique, ne nécessitant aucune énergie métabolique (rôle probable de la titine et de composantes conjonctives associées ; voir plus loin).

3-1-2 Structure histologique : Le muscle squelettique est revêtu d'un tissu conjonctif dense, riche en collagène, l' épimysium. L'épimysium constitue une véritable enveloppe individualisant chaque muscle. L'épimysium pénêtre dans le muscle et forme le périmysium qui cloisonne le muscle en faisceaux. Les cloisons du périmysium sont richement vascularisées et innervées. Enfin chaque fibre musculaire d'un faisceau est entourée par une lame basale et un réseau plus 117

FIBRE (CELLULE) MUSCULAIRE STRIEE

 MUSCLE

SQUELETTIQUE

ENDOMYSIUM

NOYAUX PERIPHERIQUES SARCOLEMME LAME BASALE

SARCOPLASME

E P IM Y S IU M

P E R IM Y S IU M

C H A M P S M Y O F I B R I L L A IR E S = CHAMPS DE CONH EIM

118

périphérique de fibres de réticuline. L'ensemble constitue l' endomysium  dans lequel s'insinuent les fibres et terminaisons nerveuses, ainsi que la vascularisation terminale.

3 - 2 STRUCTURE MICROSCOPIQUE ET MOLECULAIRE DE LA FIBRE MUSCULAIRE STRIEE 3-2-1 La fibre musculaire est striée transversalement Une fibre musculaire striée correspond à une structure syncitiale (voir cours d’embryologie pour la formation de la fibre musculaire) dont la longueur peut être considérable (jusqu'à 50 cm).

Les noyaux sont applatis et périphériques. Les fibres sont qualifiées de striées, eu égard à leur aspect en microscopie optique, avec une alternance de régions claires isotropes, les   bandes I  (disque clair), et de régions plus sombres anisotropes, les bandes A (disques sombres). La striation est la conséquence de l'organisation axiale des myofibrilles qui forment des unités répétitives, les sarcomères. Chaque sarcomère est limité à ses deux extrémités par une strie Z. Il comprend une bande A en région médiane et deux demi-bandes I de part et d'autre. Chaque bande A présente dans sa région médiane une région plus claire, la bande H, contenant elle-même dans sa partie médiane, une bande sombre plus étroite, la strie M. Les sarcomères sont formés par l'association, en une trame hexagonale, de filaments fins et épais et ce sont les différences d'organisation entre ces filaments qui confèrent au myocyte son aspect strié. La bande I est constituée uniquement de filaments fins associés selon deux orientations opposées de part et d'autre de la strie Z. La bande A est constituée de l'association des deux types de filaments, tandis que la bande H correspond à la seule présence de filaments épais. Enfin, la strie M correspond à 119

SA RC O M E RE BANDE I

BANDE A

BANDE I

MYOFIBRILLE EN

MICROSCOPIE OPTIQUE M

Z

Z

BANDE H

FILAMENTS MINCES

a

FILAMENTS EPAIS

c

b

MYOFILAMENTS EN MICROSCOPIE ELECTRONIQUE

 b

ACTINE

a

MYOSINE

 c

120

STRUCTURE DE LA CELLULE MUSCULAIRE STRIEE (ou FIBRE STRIEE ) : ASPECTS MICROSCOPIQUES CELLULES STRIEES DU SQUELETTIQUE EN

MUSCLE COUPES

TRANSVERSALES (microscopie optique)

: A faible grandissement (x130), les fibres (F) apparaissent regroupées en faisceaux qui sont séparés par les cloisons conjonctives du périmysium (P). Les noyaux (N) des cellules sont déjà visibles. A plus fort grandissement (x550), l’endomysium (E = fibres de réticuline + lames basales) est peu coloré sur cette préparation ; seuls de petits capillaires (C) sont observés. L’endomysium sépare les fibres musculaires qui ont un aspect polygonal à la coupe transversale. Les noyaux (N) des fibres sont faciles à identifier, de

121

STRUCTURE DE LA CELLULE MUSCULAIRE STRIEE (ou FIBRE STRIEE ) : ASPECTS MICROSCOPIQUES CELLULES STRIEES DU MUSCLE SQUELETTIQUE EN COUPES LONGITUDINALES (microscopie optique) : Même à un grandissement moyen (x300), la nature striée des fibres apparaît clairement. L’endomysium (E) est peu abondant. La striation devient évidente à de plus fort grandissement (x1000 ou x800 ; les différences apparentes d’épaisseur des disques tient au niveau de contraction plus important sur le grandissement 1000). On reconnait les disques sombres (A) et clairs (I), ainsi que les stries Z partageant le disque clair. La bande H et la strie M E (H et M) sont plus difficile à voir sur la reproduction. Les noyaux des fibres (N) sont plaqués E à la périphérie contre le sarcolemme (S). On d is tin g u e également les N E

n o y a u x

appartenant

a u

122

une région d'association des filaments épais dans 2 directions diamétralement opposées (disposition tête-bêche). 3-2-2 Les filaments : un ensemble de sous-unités protéiques très organisé 3-2-2-1 Les filaments fins Ils sont constitués par l'assemblage de trois protéines différentes : actine, troponine et tropomyosine. L'architecture principale repose sur l'enroulement en double hélice de deux molécules d'actine filamenteuse, ou actine F, chaque molécule d'actine F résultant de la polymérisation de molécules d'actine globulaire, ou actine G. La double hélice d'actine F est elle même associée à une double hélice superenroulée faite de deux unités de tropomyosine (par simplification, la double hélice de tropomyosine a été représentée par un seul trait sur les schémas fournis). La tropomyosine occupe le sillon de l'hélice d'actine F et possède des sites spécifiques de liaison avec les sous unités d'actine G (dans un rapport 1/7). Au repos, la tropomyosine masque les sites d’interaction actine-myosine Par ailleurs, et lorsque les concentrations de calcium intracellulaire sont faibles, une autre molécule globulaire, la troponine, est associée à la fois à l'actine F et à la tropomyosine. La troponine est une molécule Calcium dépendante. La fixation de Calcium provoque un changement de conformation qui rend accessible l'actine aux têtes de myosines. C'est la première étape indispensable, permettant la réalisation du complexe actine-myosine, ensuite le raccourcissement qui se traduit par la contraction musculaire. La troponine résulte de l'autoassemblage de 3 sous unités : C, T, et I. La sous unité T interagit avec la tropomyosine et maintient le trimère de troponine plaqué contre la molécule de tropomyosine. La sous unité I sert d'intermédiaire en se liant à la fois à C et à T. Mais au repos (donc en faibles concentrations en Ca++), la sous unité I se lie aussi à l'actine et inhibe toute possibilité d’interaction de l’actine avec la myosine (potentialisant l’effet de masquage de la tropomyosine). La sous unité C fixe le calcium (2 sites de forte, 2 sites de faible affinité). La fixation de calcium par C augmente la liaison de C avec I et supprime l'interaction avec l'actine. La troponine peut alors simultanément transloquer la tropomyosine qui se déplace au sein du filament mince : l'accessibilité des têtes de myosine sur les sites spécifiques 123

SARCOMERE : FILAMENT FIN (D’ACTINE) TROPOMYOSINE

TROPONINES T

I

ACTINE G

 Ca++

C

ACTINE F FIXATION DU Ca++ > TRANSLOCATION DE LA TROPONINE ET DE LA TROPOMYOSINE

DEMASQUAGE DES SITES DE LIAISON ENTRE l’ACTINE ET LA MYOSINE

 Ca++

124

d'actine est ainsi permise, et le complexe acto-myosine peut s'établir. L'hydrolyse ATPasique déclenche ensuite la bascule des têtes de myosines, provoquant le raccourcissement des complexes acto-myosine (contraction de la fibre ; voir plus loin). 3-2-2-2 Les filaments épais Ils sont constitués de molécules de myosine, protéine fibreuse de 500 KD. Les méthodes d'hydrolyse enzymatique ménagée par des protéases ont permis de mieux connaitre la molécule (coupure en méromyosine lourde et légère par la trypsine ou la chymotrypsine ; séparation du fragment S1 de la méromyosine lourde par la papaïne). Deux chaînes lourdes constituent le filament proprement dit. Une zone plus globulaire à l'extrémité N-terminus de chaque chaîne lourde constitue l'essentiel du fragment S1. Le fragment S1 correspond à l'extrémité globulaire des chaînes lourdes sur lesquelles viennent se fixer 2 chaînes légères de myosine (possédant des activités régulatrices). Le fragment S1 correspond à la zone fonctionnelle, portant simultanément les sites de fixation à l'actine mais également l'activité ATPasique. Les régions filamenteuses permettent l'association entre plusieurs molécules et la formation des filaments épais. Dans la strie M, les chaînes lourdes de myosine s'associent, en direction opposée, par la partie filamenteuse des molécules qui se disposent tête-bêche (créant une région plus dense en microscopie). C'est dans la bande A des sarcomères, que les têtes globulaires de myosine peuvent s'associer aux ++ filaments d'actine de façon transitoire et reversible (réaction Ca  et ATP dépendante). Les zones de clivage par hydrolyse précédemment décrites sur la myosine correspondent dans l'espace à des zones de coudures. Ces coudures (voir encadré page 18) expliquent les possibilités d'interaction mécanique avec l'actine. C'est plus particulièrement le cas pour la coudure proche de

125

MYOSINE DU MUSCLE SQUELETTIQUE STRIE

MYOSINE

Fragment S1

2 CHAÎNES LOURDES (200 KD) ASSOCIEES EN -HELICE

Zone de coudure

20 KD

Clivage  Papaïne 

CHAÎNES LEGERES Méromyosine légère 45°

Méromyosine lourde Zone Clivage  Trypsique 

17 KD

charnière

FILAMENT EPAIS DE MYOSINE(s)

126

MYOSINE DU MUSCLE SQUELETTIQUE STRIE

Y S1 45°

Y SITE ATPasique Y 127

Aspect des sarcomères en microscopie électronique

FILAMENT

S

MINCES

FILAMENTS EPAIS

128

S1. Cette coudure constitue une véritable  charnière expliquant le basculement possible de la tête de myosine et la contraction (angulation possible de 45°). 3-2-3 Les Filaments fins et épais sont associés à d'autres protéines sarcomériques qui soutiennent l'architecture du sarcomère. Parmi celles-ci la titine  jouerait un role essentiel. Il s'agit d'une protéine de très haut poids moléculaire (106KD) qui maintient le bon centrage des filaments d'actine et de myosine. Elle relie le filament de myosine à la strie Z et jouerait un role important dans l'élasticité de la fibre (en se comportant comme un ressort de décompression) La nébuline  est également une protéine très importante. Plaquée contre le filament d'actine elle s'insère sur la strie Z. De même longueur que le filament d'actine, elle pourrait conditionner la longueur de l'assemblage de l'actine F à partir des unités d'actine G. De très nombreuses molécules sont impliquées dans la constitution des unités sarcomériques. Citons la protéine Z qui relie l'actine à la strie Z et empêche la dépolymérisation de l'actine F à son extrémité. L'alpha-actinine est aussi une protéine constitutive importante de la strie Z, essentielle pour accoler

129

LES AUTRES MOLECULES SARCOMERIQUES

 TITINE

 NEBULINE

 P R O T E I N E Z

ACTINE

MYOSINE

-ACTININE

130

les filament d'actine à la strie Z. 3-2-4 Les Filaments sarcomériques sont associés à un système membranaire complexe La cellule musculaire striée développe un système membranaire original à partir de son sarcolemme et de son réticulum lisse (comme nous l'avons déja partiellement suggéré dans le paragraphe consacré à l'histogénèse). La membrane plasmique, ou sarcolemme, présente de fines invaginations tubulaires, ou tubules T, perpendiculaires à l'axe de la cellule. Situés entre les myofibrilles, nous verrons que ces tubules T permettent la transmission directe des phénomènes électriques dans la profondeur des myofibrilles. Le réticulum sarcoplasmique, quant à lui, se développe parallèlement aux myofibrilles en canaux et en citernes. Dans des zones bien délimitées il se rapproche des tubules T par des renflements ou des citernes latérales. Généralement on compte 2 citernes latérales pour un tube T. L'ensemble formant une  triade ou système T. Dans la zone de la triade un véritable pontage pourrait s'effectuer entre les protéines membranaires du tubule T et celles du réticulum, expliquant le couplage entre l'influx électrique, la dépolarisation et la mobilisation du calcium (voir plus loin).  La zone de la triade est donc une zone hautement fonctionnelle. C'est dans ces zones privilégiées que l'excitation électrique de la membrane par le nerf moteur entraînera la libération du calcium stocké dans le réticulum sarcoplasmique (voir plus loin). Notons enfin que le myocyte possède de très nombreuses mitochondries disposées en chapelets ce qui facilite les transferts d'énergie dans les myofibrilles à proximité immédiate de la formation des complexes actine-myosine.

131

TRIADE JONCTIONS A / I

REPARTITION DES

ORGANITES DANS LA FIBRE

La triade est localisée approximativement dans le plan de  jonction entre le disque A et le disque I

 TUBULES “T”

 RETICULUM SARCOPLASMIQUE

LAME BASALE

 MYOFIBRILLES MITOCHONDRIES

132

LA TRIADE en coupes longitudinales sous le

microscope électronique Z : strie Z RS : Réticulum sarcoplasmique

T : tubule T

133

LA TRIADE en coupe transversale

sous le microscope électronique Sur certains muscles hyper-actifs les triades se retrouvent au sein même des champs microfibrillaires. C’est le

cas présenté sur la photographie Un agrandissement d’une triade est

présenté dans l’encart B RS : Réticulum sarcoplasmique T : tubule T

Cette photographie montre en outre : - le maillage hexagonal régulier des filaments de myosine et d’actine dans un assemblage quasi cristallin (2 hexagones ont été surlignés) - la disposition des myofibrilles en plages séparées par du cytoplasme = champs de Conheim

134

3 - TISSU MUSCULAIRE STRIÉ SQUELETTIQUE (SUITE) 3-3 LA CONTRACTION : voir précis et cours de physiologie UNITE

MOTRICE

Le muscle strié n’a pas d’activité autonome. Pour comprendre sa fonctionnalité il faut intégrer trois entités : - l’item de commande : le neurone (le motoneurone alpha de la corne antérieure de la moëlle),

Plaque motrice

- l’effecteur : la cellule musculaire striée, - l’item de jonction neuro-musculaire : la plaque motrice (ou synapse neuro-musculaire).

Le motoneurone, aprés dichotomisation plus ou moins importante des extrémités axoniques, fournit une terminaison pour chaque fibre musculaire. L’ensemble forme l’entité fonctionnelle contractile et contractable : l’unité motrice.

L’unité motrice correspond donc à un motoneurone innervant un nombre variable de fibres musculaires : suivant les zones et les besoins physiologiques, il y a des proportions variables de “grandes” et de “petites” unités motrices. Avec le vieillissement, et en compensation de la mort neuronale progressive, on note un élargissement adaptatif des unités motrices. Cet élargissement des unités motrices (plus de fibres pour un même module de commande neuronal) explique en partie les pertes de discrimination des mouvements fins et précis avec l’avance en âge. 135

Au niveau de la plaque motrice le neuromédiateur est libéré par la terminaison du nerf moteur. Il s'agit pour le muscle strié de l'acetylcholine qui va induire la dépolarisation du sarcolemme (membrane plasmique) et un potentiel de plaque motrice (PPM) qui va se propager localement en provoquant la réponse spécifique de la fibre musculaire. Le PPM correspond à une augmentation de la conductance aux cations (Na+ préférentiellement). Sur la membrane de la cellule musculaire striée squelettique c'est le récepteur de l'acétylcholine qui forme lui-même le canal à cations. La dépolarisation est transmise à l’ensemble de la cellule, via le réseau en T, jusqu’au au réticulum sarcoplasmique où un système réceptosomial provoque la libération du calcium stocké dans le réticulum sarcoplasmique. Au contact des systèmes sarcomériques, le calcium joue le rôle de 2eme messager. Il provoque des translocations sur les filaments fins, avec un déplacement de la troponine et de la tropomyosine. La translocation entraine le démasquage de sites sur l’actine, et permet l’interaction entre actine et myosine. L‘interaction actine/myosine, en présence d’ATP, permet alors le glissement mécanique des filaments fins sur les filament épais. Ce glissement provoque un raccourcissement sarcomérique et explique la contraction.

Lors d'une contraction, seule la longueur des bandes A (+ strie M) reste inchangée. Inversement les bandes I et H diminuent d'épaisseur dans les mêmes proportions : ce phénomène indique qu'il se produit un glissement des filaments les uns par rapport aux autres, sans déformation des filaments euxmêmes. La microscopie électronique confirme cette constatation et montre clairement la disposition différentielle des filaments dans le sarcomère selon que la cellule est en relaxation ou au contraire en contraction. 136

INTERACTION ACTINE-MYOSINE

0

TROPOMYOSINE

ACTINE

T

I

1

TROPONINE(s)

C

MOBILISATION, FIXATION du Ca++

MYOSINE

3

DEMASQUAGE

DE SITES DE LIAISON :

INTERACTION ENTRE ACTINE ET MYO-

SINE

DEPLACEMENT DE LA TROPONINE DE SON SITE

4 2

RACCOURCISSEMENT > CONTRACTION 137

RACCOURCISSEMENT DU SARCOMERE S A R C O M E R E EN RELAXATION

ACTINE

 MYOSINE

SARCOMERE

EN

CONTRACTION

138

Ces images

de qualité exceptionnelle permettent d’observer p lu sie u rs

points :  - le raccour-

cissement évi-

dent des sarcomères, bien

(*)

visible en comparant les deux micrographies - la présence de plusieurs

structures (*) filamenteuses entre les fila-

ments épais : Ces filaments correspondent à des molécules de type nébuline et titine ; l’unité sarcomérique n’est donc pas uniquement constituée d’actine et de myosine.

139

3-4 LA CONTRACTION MUSCULAIRE NÉCESSITE DE L'ÉNERGIE Il est clair que la répétition ultrarapide de ce mécanisme ATPasique est très consommateur d'énergie : chez l'homme (et chez tous les vertébrés supérieurs), les dépenses énergétiques des muscles sont suffisamment importantes pour faire de ces organes le lieu essentiel de libération d'énergie calorique et de thermogenèse chez l'adulte. Le muscle n'est capable de soutenir une activité maximale que pendant quelques fractions de secondes. La production d'ATP peut s'effectuer selon des voies différentes selon les fibres : - Les fibres blanches ou fibres de type II sont essentiellement anaérobies et glycolytiques. Elles sont pauvres en mitochondries. Ce sont des fibres à contraction rapide mais qui se "fatiguent" rapidement - Les fibres rouges ou fibres de type I sont plus volumineuses, riches en mitochondries et en myoglobine. Elles produisent l'ATP par voie aérobie grace à l'ATPsynthase mitochondriale. Ce sont donc des fibres oxydatives utilisant le glucose ou les acides gras comme source catabolique. Ces fibres ont une contraction plus lente et plus prolongée, moins fatigable. La plupart des muscles sont mixtes et possèdent en proportions variables la double composante en fibre.

On peut distinguer aisément les 2 types de fibres par des réactions simples histo-enzymologiques, en particulier des réactions de caractérisation des mitochondries. Les fibres I sont positives aux réactions de caractérisation de l'ATPsynthase ou de la succinodeshydrogénase (cycle de Krebs). Les fibres de type II ne sont pas positives à ce type de réaction, ou le sont peu. Cette caractérisation est illustrée sur la microphotographie ci-dessous (il est à noter que nous avons volontairement simplifié ; en fait il existe des fibres de type IIa et IIb). Avec le vieillissement les fibres de Type II diminuent. Corrélativement les fibres de type I augmentent. C’est une des raisons pour expliquer, avec l’avance en âge, la diminution des performances rapides. 140

Caractérisation histoenzymolog ique des fibres de type I et II : les fibres de type I sont positives et colorées avec les réactions caractéristiques de la phosphorylation oxydative et/ou du cycle de K rebs ; les mitochondries étant très abondantes dans les fibres oxyd atives. Sur cette photographie, la réaction est celle de la succinodéshydrogénase. Le résultat serait similaire avec une réaction caractéristique de l’ATPase.

L’approche morphofonctionnelle de la contraction musculaire est complexe. Les notions présentées en 3-3 et 3-4 contiennent l’exigible pour le concours. Certains étudiants ont néanmoins plus de facilité pour retenir l’essentiel lorsqu’il approfondissent leur reflexion. Pour ces étudiants, nous proposons une version (hors concours) plus complète des relations structure-fonction survenant au cours de la contraction du muscle squelettique strié. http://homepage.mac.com/danielbalas/HISTOLOGIE/HISTGENE/TMAX1.pdf

141

3-5 TRANSMISSION DES FORCES : LA JONCTION MYO-TENDINEUSE Les muscles transmettent des forces considérables. Il est évident que cette transmission ne peut être directe : l'insertion directe du tendon sur les fibres musculaire aboutirait à la déchirure immédiate des cellules. En effet la membrane plasmique (sarcolemme) ne résisterait pas à de telles contraintes et tractions.

Comme le montre le chéma de la page suivante l'extrémité de la fibre musculaire n'est pas en contact avec les fibres de collagène du tendon. A son extrémité, la fibre musculaire s'effile et le sarcolemme forme de très nombreux replis qui sont tapissés par la lame basale. Les fibres de collagène tendineuses s'insèrent dans la lame basale par le biai d'un réseau très dense de fibre de réticuline qui pénètre la lame basale et entre également en contact avec les intégrines du sarcolemme, elles mêmes en connexion avec le cytosquelette de la cellule musculaire. La jonction musculo tendineuse se fait donc par une surface d'insertion considérablement élargie et qui réduit d'autant l'intensité de la traction par unité de surface membranaire. Cette interpénétration des fibres tendineuses à l'extrémité des fibres musculaires se perçoit parfaitement sur une photographie de microscopie optique à fort grandissement.

142

JONCTION MYOTENDINEUSE M Y O F I L A M E N T S

SARCOLEMME

LAME BA-

SALE

FIBRES MUSCULAIRES

STRIEES

T E N D O N (fibres de collagène) FIBRES TENDINEUSES

143

3-6 REGENERATION DES CELLULES MUSCULAIRES Malgré leur haute différenciation morphofonctionnelle, les fibres musculaires peuvent régénérer. Pour cela, les conditions les plus importantes sont l'intégrité de leur lame basale et un écart pas trop important entre les parties intactes des fibres. Les fibres musculaires régénèrent de façon continue ou discontinue.

1 Dans la première éventualité (page suivante) les macrophages (1) pénètrent dans la zone lésée de la fibre musculaire et phagocytent les débris nécrotiques (2 et 4). Quelques jours après les noyaux des fibres (5) se déplacent dans les deux terminaisons (6) qui progressent l'une vers l'autre. Les noyaux se disposent en ligne (aspect transitoire de myotube). Les bourgeons néoformés fusionnent et reconstituent une fibre intacte en 4 semaines environ (3 = lame basale). 2 La régénération discontinue implique les cellules satellites (5). Les cellules satellites sont des cellules fusiformes disséminées le long des fibres squelettiques et contenues dans la lame basale entourant chaque fibre. Elles représentent des cellules indifférenciées et souches, directement issues du stade embryonnaire (*) . Les macrophages (1) nettoient d'abord les débris (2 et 3) provenant de la fibre musculaire endommagée. Les cellules satellites commencent ensuite à se diviser (5) puis à progresser les unes vers les autres pour occuper la zone qui avait été nécrosée. Ces cellules retraçent donc l'histogénèse complète de la fibre. Elles se disposent en ligne, fusionnent pour former un myotube (6) qui se transforme ensuite en fibre mature (D puis E). (*) Hors concours : pour ceux qui veulent en savoir plus sur les cellules satellites :  http://homepage.mac.com/danielbalas/HISTOLOGIE/HISTGENE/TMAX2.pdf

144

RÉGÉNÉRATION CONTINUE

145

RÉGÉNÉRATION DISCONTINUE

146

4 - LE MUSCLE LISSE Nous l'avons vu dans l'exposé sur la classification des tissus, les muscles lisses sont très largement répandus. Ils sont présents dans la paroi de la plupart des viscères creux (intestin, vessie et utérus par exemple). Ils forment aussi,une partie de la paroi des vaisseaux sanguins et des canaux excréteurs des glandes. Les cellules musculaires lisses fournissent des contractions lentes et soutenues, ou rythmiques, qui ne sont pas sous le contrôle de la volonté.

4-1 STRUCTURE Les cellules musculaires lisses ont une forme en fuseau caractéristique. Selon leur localisation, selon aussi le niveau de contraction, elles ont une taille excessivement variable pouvant aller de 20 à 500 µm. Chaque cellule possède un noyau central unique, de forme allongée ou elliptique. En coupe transversale, les cellules musculaires lisses ont un contour polygonal, et elles apparaissent sous forme de faisceaux linéaires sur les coupes longitudinales. Chaque cellule musculaire lisse est entourée d'une lame basale externe. De petits groupes de cellules sont maintenus en faisceaux par de minces couches de tissu collagène contenant des vaisseaux sanguins et des nerfs. Contrairement au muscle squelettique strié qui se contracte par unités motrices, l’innervation est ici plus globale et un même prolongement axonique peut venir innerver plusieurs fibres (synapes “en passant” ; voir le cours sur le système nerveux). C’est fréquemment le cas dans les couches musculaires des organes creux (tube digestif, voies urinaires, etc.)

147

 MUSCLE LISSE : SCHEMA GENERAL SIMPLIFIE

148

La cellule musculaire lisse ne possède pas de système sarcomérique organisé. L'appareil contractile et filamentaire est cependant très développé dans ce type de cellule. Les faisceaux de protéines contractiles, actine et myosine, s'entrecroisent dans la cellule et s'insèrent sur des points d'ancrage ou corps denses. Ces corps denses sont dispersés sur le sarcolemme et sont structuralement proches des jonctions adhérentes (voir cours sur les épithéliums). Mais on retrouve également des corps denses disséminés dans le sarcoplasme. l'ensemble des corps dense est relié par un réseau de filaments intermédiaires (voir cours de biologie cellulaire) constitués majoritairement de desmine. Les organites cellulaires sont regroupés autour du noyau central dans une zone dépourvue de filaments contractiles. Les mitochondries sont nombreuses, le réticulum endoplasmique est également abondant, ainsi que l'appareil de Golgi (rôle sécrétoire). NOTA : Propriétés sécrétrices des cellules musculaires lisses : Les cellules musculaires lisses produisent du collagène, de l'élastine et d'autres constituants de la matrice extracellulaire. Elles ont donc aussi un rôle qui les rapproche du tissu conjonctif. Il ne faut pas en être étonné : N'oublions pas que les cellules lisses dérivent directement de cellules mésenchymateuses. En outre, il existe des cellules mixtes, les myo-fibroblastes.

149

Sarcoplasme périnucléaire

Noyau Histochimie : marquage du collagène IV en coupe transversale (caractérisation des lames basales péricellulaires) LB : lames   basales

Nexus

Corps denses A faible grandissement, même en microscopie électronique, les myofilaments ne sont pas visibles dansce type cellulaire.

Cellules musculaires lisses adjacentes : caveolae (CV) sur le sarcolemme (SL M ). Noter une vesicule du reticulum sarcoplasmique (RS) au contact de caveolae

150

Bien que chaque cellule musculaire lisse soit entourée d'une lame basale, celle-ci fait défaut dans des zones où les cellules communiquent entre elles par des jonctions de type Gap . Ces jonctions, appelées aussi nexus, sont très répandues et permettent la diffusion de l'excitation d'une cellule à l'autre. Un caractère particulier des cellules musculaires lisses est la présence de nombreuses petites invaginations de la membrane plasmique : les caveolae. Ces invaginations fonctionnent d'une façon analogue au système des tubules T des cellules musculaires striées, en contrôlant l'entrée d'ions Ca++ dans la cellule. D'ailleurs des saccules de réticulum endoplasmique lisse arrivent au contact des caveolae (un équivalent primitif de la triade de la fibre striée ; voir figure page précédente).

151

NEXUS (Gap junction) CORPS DENSES

LAME BASALE FIBRES DE RETICULINE DE L’ENDOMYSIUM

CELLULES MUSCULAIRES LISSES EN COUPE TRANSVERSALE (Microscopie électronique)

152

4-2 CONTRACTION La tension produite par la contraction est transmise aux réseaux environnants de lames basales par l'intermédiaire des corps denses, permettant ainsi à une masse de cellules musculaires lisses de se contracter comme une seule unité. La contraction du muscle lisse diffère largement de celle observée pour le muscle strié et les apparences sont trompeuses : Comparé au muscle squelettique, l’aspect morphologique des cellules musculaires lisses pourrait évoquer une fonctionnalité plus rudimentaire. Il n’en est rien ! Le mécanisme de contraction des cellules musculaires lisses est au contraire plus sophistiqué, permettant une plus grande modulation de l’activité motrice (voir cours de biologie cellulaire et de biologie du développement).

Citons les points essentiels des mécanismes moléculaires de la contraction des cellules musculaires lisses :

a) Comme les protéines contractiles sont disposées dans un réseau maillé inséré de façon circonférentielle dans la cellule (voir schéma précédent), la contraction produit un raccourcissement de la cellule qui prend une forme globulaire, contrastant avec sa forme allongée au repos. En phase de contraction maximale le noyau est souvent replié sur lui-même, “en tire-bouchon”. b) Par rapport à la fibre striée, le raccourcissement peut être beaucoup plus considérable (contrairement à la fibre striée où le raccourcissement est limité au déplacement possible dans le sarcomère, dans la fibre lisse les filaments de myosine peuvent "courir" sur une plus grande distance le long des filaments d'actine ancrés sur le réseau intermédiaire)

153

SARCOPLASME PERI-NUCLEAIRE

154

c) Si les forces produites sont moins importantes, par contre la contraction peut être beaucoup plus soutenue.

d) Les myofilaments épais sont composés de myosine, mais d'un type différent de celui du muscle strié. e) Les myofilaments fins d'actine (isoforme spécifique du muscle lisse) sont liés à de la tropomyosine, mais, au contraire du muscle strié, il n'y a pas de troponine. D’autres molécules sont présentes et en particulier la calponine et la caldesmone. f) La calponine est une molécule apparentée à la troponine (I) . La calponine se lie à l'actine F dont elle modifie la conformation, stoppant la possibilité de glissement entre filament fin d’actine et de myosine. En outre la calponine inhibe l’activité Mg-ATPasique de la Myosine.

Certains étudiants retiennent plus facilement l’essentiel lorsqu’il approfondissent leur reflexion. Comme pour la cellule musculaire striée, nous proposons une version (hors concours) plus complète des mécanismes de contraction de la cellule musculaire lisse. http://homepage.mac.com/danielbalas/HISTOLOGIE/HISTGENE/TMAX3.pdf

155

156

(P)

157

5 - LE MUSCLE CARDIAQUE Le muscle cardiaque, au plan structural comme histophysiologique sera repris plus amplement dans le cours d'histologie spéciale. Nous n'en donnons ici qu'un très bref aperçu.

4-1 STRUCTURE Le muscle cardiaque est un muscle strié, comme le muscle squelettique. Les myofilaments d'actine et de myosine ont une disposition analogue. Les différences importantes entre le muscle cardiaque et le muscle squelettique sont les suivantes :

- Les cellules du muscle cardiaque sont beaucoup plus courtes que celles du muscle squelettique. Elles sont mononuclées et le noyau est central.  - Les fibres cardiaques sont anastomosées par leurs extrémités. Ces jonctions cellulaires forment les traits ou stries scalariformes, zones d'interdigitations membranaires complexes où on trouve une triple composante : - des desmosomes qui lient solidement les cellules adjacentes par des ancrages impliquant des filaments intermédiaires - des jonctions adhérentes qui ancrent les fibres d'actine des sarcomères à chaque extrémité de la cellule

158

Traits scalariformes 159

- des jonctions du type communicant , Gap junction ou nexus, qui facilitent la transmission de l'excitation membranaire et synchronisent la contraction musculaire : les cellules cardiaques sont chimiquement et électriquement couplées par les nexus. - Dans le muscle cardiaque, il n'y a pas de cellules souches  analogues aux cellules satellites du muscle squelettique et, par conséquent, la régénérescence musculaire à la suite d'une lésion est impossible. - enfin il existe un tissu musculaire cardiaque spécialisé : le système cardio-necteur qui assure conduction et automatisme rythmique au coeur.

4-2 CONTRACTION La contraction du muscle cardiaque est contrôlée par la concentration en ions Ca++ dans le cytosol, d'une façon pratiquement identique à celle du muscle squelettique. Mais : - le système des tubules transverses (tubules T) du muscle cardiaque est formé d'invaginations beaucoup plus larges de la membrane cellulaire, - le réticulum sarcoplasmique associé aux tubules T n'est ni aussi régulier, ni aussi bien organisé que dans le muscle squelettique, - l'association du réticulum sarcoplasmique cardiaque avec les tubules transverses prend la forme de diades plutôt que de triades et elle se situe dans la région de la strie Z au lieu de la jonction zone A / zone I.

160

9

8

Principales légendes :

161

CELLULE MUSCULAIRE STRIEE DU MYOCARDE 1 : noyau 2 : strie Z 3 et 4 : organites du sarcoplasme péri-nucléaire 5 : lame basale 6 : saccules du réticulum sarcoplasmique 7 : interdigitations membranaires de la zone des  jonctions adhérentes sur le trait sacalariforme 8 : zone latérale des jonctions “gap” (nexus) sur le trait scalariforme 9 : fibres de réticuline de l’endomysium T : tubule en T et son ouverture sur le sarcolemme

162

CELLULE MUSCULAIRE STRIEE DU MYOCARDE 1 : lame basale 2 : saccules du réticulum sarcoplasmique 3 : zone d’interaction reticulum/tubule T (diade) 4 : faisceaux de myofilaments 5 : trait scalariforme 6 : fibres de réticuline de l’endomysium T : tubule en T et son ouverture sur le sarcolemme Z : strie Z

163

V - TISSUS NERVEUX I - GENERALITES

PLAN I-1 SYSTEME NERVEUX ET EVOLUTION I-2 SYSTEME NERVEUX DEFINITION FONCTIONNELLE I-3 SYSTEME NERVEUX : AU PLAN ANATOMIQUE

I-4 SYSTEME NERVEUX : HISTOGENESE SIMPLIFIEE

I-5 SYSTEME NERVEUX : MICROANATOMIE I-6 SYSTEME NERVEUX : CYTOPHYSIOLOGIE 164

I - 1 SYSTEME NERVEUX ET EVOLUTION : L' excitabilité est

une propriété fondamentale de toute cellule. Les êtres unicellulaires comme l'amibe ou la paramécie effectuent déjà une réponse motrice d'adaptation et/ou de défense en contractant les myofilaments sous l'influence d'un stimulus. Chez les organismes pluricellulaires primitifs comme les éponges (didermiques) ce sont les cellules musculaires contractiles qui jouent le rôle de cellules sensorielles. Chez des animaux invertébrés plus complexes, les fonctions perception-réponse se séparent. Les cellules contractiles sont situées plus en profondeur que les cellules sensorielles plus périphériques qui ont valeur de neurones. Ainsi chez les cnidaires (anémone de mer) des neurones spécialisés dans la réception des signaux extérieurs se connectent aux cellules musculaires. Chez des animaux encore plus élaborés comme les annélidés, les voies sensorielles et motrices se séparent, comprenant au minimum deux neurones distincts. Enfin chez les vertébrés la perception peut être assurée par des cellules réceptrices sensitives  qui discriminent les stimuli extérieurs (lumière, chaleur, pression, osmolarité, etc). Les cellules réceptrices sont reliées aux neurones moteurs par des neurones sensoriels. Une intégration centrale s'effectue et des interneurones peuvent relier les neurones entre eux. De véritables circuits de plus en plus complexes s'établissent permettant une modulation de plus en plus fine de la réponse.

165

EN RESUME :

Au fur et à mesure de l'évolution des espèces le système nerveux permet de mettre en place des mécanismes adaptatifs de plus en plus sophistiqués VIE PRIMITIVE Pas de spécialisation Cellules Neuro-effectrices

Stimulus --> contraction AVEC LE DEVELOPPEMENT Spécialisation, sectorisation des fonctions --> Cellules distinctes :

Cellules de perception du stimulus et de transmission (influx) = NEURONES Cellules effectrices :

CELLULES MUSCULAIRES, GLANDULAIRES, etc. DANS TOUS LES CAS : La connexion du réseau neuronal implique des jonctions intercellulaires spécialisées : les synapses. 166

PLUS GÉNÉRALEMENT, ET AVEC LE DÉVELOPPEMENT :

PERCEPTION

INTEGRATION

ADAPTATION TRANSMISSION REPONSE

= SYSTEME NERVEUX 167

I - 2 SYSTEME NERVEUX : UNE DEFINITION PUREMENT FONCTIONNELLE

RÉSEAU CELLULAIRE DE COMMUNICATION DISSÉMINÉ DANS TOUT L'ORGANISME, PERMETTANT UNE RÉPONSE D'ADAPTATION À COURT TERME A DES SIGNAUX ENDOGÈNES ET/OU EXOGÈNES AVEC 2 CARACTÉRISTIQUES PRINCIPALES :

- IRRITABILITÉ (RÉACTION AUX STIMULI)

- CONDUCTIVITÉ (TRANSMISSION) Cette définition fonctionnelle est la plus plus adaptée, eu égard à l'extrème hétérogénéité des structures nerveuses au plan anatomique 168

I - 3 AU PLAN ANATOMIQUE

SYSTEME NERVEUX CENTRAL CERVEAU CERVELET MOELLE EPINIERE SYSTEME NERVEUX PERIPHERIQUE

NERFS GANGLIONS Le système nerveux central comprend le cerveau (1) et le tronc cérébral, le cervelet (2) et la moelle épinière (3). Le système nerveux périphérique est constitué par Les ganglions rachidiens (4), les nerfs périphériques (5), les terminaisons nerveuses afférentes et efférentes (6) et les ganglions végétatifs (7). (Voir ouvrages d'anatomie pour de plus amples informations).

169

I - 4 HISTOGENESE

(voir aussi vos cours d'embryologie)

La totalité du tissu nerveux naît de l'ectoderme sous forme d'un épithélium prismatique simple (fig. a, A) au dessus de la notochorde (fig. a-e, Ch). C'est la chorde qui induit la formation de la plaque neurale (fig. bl) dont la paroi entre en mitose pour se transformer (fig. b) en un épithélium pseudostratifié épais : le neurectoblaste(fig. B). La plaque neurale se creuse ensuite et forme la gouttière neurale (fig. cl) qui s'épaissit encore grâce à une activité mitotique intense (fig. C). Les cellules de la crête neurale (fig. c2) apparaissent au niveau des deux replis latéraux à la gouttière neurale. A un stade un peu plus tardif, les replis de la gouttière neurale fusionnent, formant le tube neural (fig. d). Simultanément, les cellules de la crête neurale se séparent des replis latéraux et constituent une plaque continue (fig. dl) sous l'ectoderme superficiel (fig. d2). Après la formation du tube neural, les cellules neuroépithéliales poursuivent leurs divisions (fig. D) et la paroi du tube s'épaissit toujours. Cet épithélium pseudostratifié devient le neuro-épithélium. Un fois le tube neural fermé (fig. el), les cellules nerveuses primitives ou neuroblastes se différencient à partir des cellules neuro-épithéliales : leur nombre augmente rapidement. Elles constituent la zone du manteau (fig. el, El). Des cellules primitives de soutien, ou glioblastes, naissent aussi de cellules neuro-épithéliales et migrent également dans la zone du manteau. La zone du manteau deviendra ensuite la substance grise de la moelle épinière. Les prolongements des neuroblastes constitueront une zone périphérique (fig. e2, E2) d'où naît la substance blanche de la moelle épinière. Du neuro-épithélium primordial ne persiste qu'une seule couche de cellules cubiques pourvues de prolongements basaux, les épendymoblastes (fig. e3, E3), cellules qui se différencient en cellules épendymaires qui tapisseront le canal médullaire (fîg. e4) et les ventricules cérébraux. Au stade de tube neural, la crête neurale (fig. e5) se trouve divisée en segments arrondis, qui donnent aussi des types cellulaires variés.

170

171

LES CELLULES DERIVEES DU TUBE NEURAL ET DE LA CRETE NEURALE A.De la crête neurale proviennent

1. les neuroblastes, c'est-à-dire les neurones des ganglions rachidiens, 2. les glioblastes de la glie périphérique, à partir desquels se développent les cellules satellites (2a) entourant les neurones des ganglions rachidiens (1) et végétatifs (3a), mais aussi les cellules de Schwann (2b) formant les gaines nerveuses, 3. les sympathoblastes, cellules nerveuses des ganglions sympathiques (3a) ; les médulloblastes, cellules chromaffines de la médullosurrénale (3b) ; une partie des paraganglions 4. les mélanoblastes, c'est-à-dire les mélanocytes (4a), 5. des cellules de la microglie et une partie du mésenchyme de la région céphalique dont une partie participera à la formation de la papille dentaire (odontoblastes) 6. les cellules C de la thyroïde, et peut-être d'autres cellules endocriniennes 7. les cellules des leptoméninges (méninges molles : arachnoïde = pie mère) B.De la zone du manteau du tube neural proviennent :

8. les glioblastes, c'est-à-dire les cellules gliales du système nerveux central : astrocytes protoplasmiques (8a) et fibrillaires (8b), et oligodendrocytes (8c), 9. les neuroblastes, c'est-à-dire les cellules qui donnent les neurones du système nerveux central (9a) et quelques cellules sensorielles (9b), C.De la couche épithéliale interne proviennent : les épendymoblastes, c'est-à-dire les cellules qui donnent les épendymocytes  (10a), et les différenciations épendymaires. 11. les cellules épithéliales des plexus choroïdes, 12. les pituicytes, c'est-àdire les cellules de la neurohypophyse, 13. les pinéalocytes, c'est-à-dire les cellules de la glande pinéale. 10.

172

173

DIFFERENCIATION DU SYSTEME NERVEUX : SCHEMA SIMPLIFIE On peut résumer dans le tableau ci-dessous le devenir des cellules neuroépithéliales primitives.

Cellule Neuro Epithéliale prolifération Spongioblaste poursuite de la

MICROGLIE

 

EPENDYMOBLASTE

CELLULES SATELLITES

Neuroblaste

prolifération

OLIGODENDROCYTE   ASTROCYTE

arrêt de la prolifération

  NEURONES

- protoplasmique - fibreux CELLULES DE SCHWANN  NEURONES PERIPHERIQUES 

 _______________________________________  NEVROGLIE

Cell. FONCT.

NOTA : en italique : devenir des cellules neuroépthéliales issues de la crète neurale. Les migrations cellulaires distantes (odontoblastes, mélanocytes, etc) sont exclues du tableau. 174

I - 5 AU PLAN DE LA MICROANATOMIE

Distinguer, *

Cellules Nerveuses

*

Cellules Gliales (NEVROGLIE)

FONCTIONNELLES =

NEURONES

Rôles divers :

*

-

protection, soutien, nutrition = rôle trophique

-

régulation de l'activité neuronale

-

rôle de défense

Substance Grise = corps cellulaires & Substance Blanche = prolongements 175

I - 6 AU PLAN CYTOPHYSIOLOGIQUE :

UNE PROPRIETE ELECTRIQUE FONDAMENTALE

Stimulus --> variation du potentiel membranaire d'abord localisée puis propagée

=

cellule excitable =

cellule conductrice

L'APPARITION DE DDP TRANSMENBRANAIRES LOCALISÉES TRANSMISES CONSTITUENT L' INFLUX NERVEUX

PUIS

L'INFLUX NERVEUX SE DÉPLACE DANS UN SENS IMPOSÉ ET UNIQUE : LOI DE LA POLARISATION DYNAMIQUE DE L'INFLUX

176

AU PLAN CYTOPHYSIOLOGIQUE : (suite 1) FONCTIONS FONDAMENTALES DES NEURONES 1 - DÉTECTER Analyse discriminante : - des ddp transmembranaires - de la sommation chronologique des ddp, avant que le potentiel ne soit propagé et aboutisse à la trans-

mission de l'influx 2 - COORDONNER, RÉGULER les grandes fonctions de l'organisme -

motricité sécrétions viscérales sécrétions endocrines, etc.

3 -  STOCKER, MÉMORISER LES INFORMATIONS

4 - GERER LES FONCTIONS SUPERIEURES : LA PSYCHÉ Instincts, conscience, intelligence... gestion de l'EGO 177

AU PLAN CYTOPHYSIOLOGIQUE : (suite 2)

SYSTÈME NERVEUX CENTRAL ET PÉRIPHÉRIQUE : LES RELATIONS ENTRE LES NEURONES ET LES CELLULES GLIALES. Le système nerveux central (SNC) est inclu dans la zone rectangulaire du schéma. A l'extérieur se situe le système nerveux périphérique. Les flêches fournissent le sens de propagation de l'influx nerveux. Le système nerveux central est constitué de cellules nerveuses (1) et gliales (7 à 11). Chaque cellule nerveuse possède un corps cellulaire qui abrite le noyau (2) et des prolongements. Un seul prolongement est centrifuge : l'axone (3). Plusieurs prolongements peuvent être centripètes : les dendrites (4). Au niveau des synapses (5) les neurones établissent des connexions entre eux. Ce sont surtout les synapses qui conditionnent le sens de l'influx. Les neurones forment des circuits complexes, essentiels au fonctionnement du système nerveux. Le tissu nerveux possède son propre tissu de soutien : la névroglie (ou glie). Les cellules gliales sont localisées en pont entre les capillaires sanguins (6) et les neurones (important rôle métabolique vis à vis des neurones). Les astrocytes protoplasmiques (7) sont en pont entre les corps neuronaux et les capillaires dans la substance grise. Dans la substance blanche, les fibres nerveuses sont soutenues par des astrocytes fibreux (8), et les axones constitutifs sont entourés par une gaine de myéline produite par les oligodendrocytes (9). Ces gaines sont discontinues sur les axones centraux, interrompues au niveau des noeuds de Ranvier (10). La microglie (cellules de Hortega) correspond majoritairement à des phagocytes du SNC (11). 178

Le système nerveux périphérique comprend deux types de neurones : ceux des ganglions rachidiens (12), et ceux des ganglions végétatifs (13). Les cellules satellites (14), entourent les neurones des ganglions périphériques (12, 13). Quant aux axones du SNP, ils sont entourés par les cellules de Schwann (15). Dans les fibres nerveuses myélinisées (16), il 'existe qu'un seul axone par cellule, tandis que dans les fibres nerveuses amyéliniques (17), plusieurs axones sont localisés dans la même cellule de Schwann. Les noeuds de Ranvier (10) sont localisés aux points de contiguïté des cellules de Schwann. Les fibres nerveuses provenant des ganglions végétatifs (13), innervent les viscères (18). Les fibres nerveuses myélinisées (16) issues du SNC, transmettent l'influx nerveux efférent aux muscles squelettiques (19). L'information provenant de la périphérie (par exemple d'un épithélium , 20) gagne le SNC via les cellules des ganglions rachidiens (12), dont les fibres sont ainsi dites afferentes. Mais il n'y a pas de différence histologique entre fïbres efférentes et afférentes.

179

AU PLAN CYTOPHYSIOLOGIQUE : (suite 3) RAPPEL SUCCINT PHYSIOLOGIQUE (voir vos cours de physiologie) Le système nerveux central (SNC) est formé du cerveau et de la moêlle épinière. Il est composé essentiellement d'interneurones. Il reçoit directement les signaux sensoriels de la vue et de l'odorat. Le système nerveux périphérique (SNP) comprend trois sortes de neurones : 1. des neurones somatiques et viscéraux qui relaient vers le système nerveux l'information reçue de récepteurs situés dans les organes somatiques et viscéraux, 2. des neurones moteurs somatiques qui innervent les muscles squelettiques volontaires 3. des neurones moteurs autonomes qui innervent le coeur, les muscles lisses involontaires, comme ceux de la paroi gastrique et intestinale, et des glandes telles que le foie et le pancréas.

Les deux types de systèmes autonomes, sympathique et parasympathique, exercent souvent des effets opposés sur ies organe internes.

Les corps cellulaires des neurones moteurs somatiques sont localisés dans le SNC, ceux des neurones sensoriels et des neurones moteurs autonomes sont rassemblés dans les ganglions paravertébraux et rachidiens.

180

181

II - LE NEURONE

PLAN : 1 - MORPHOLOGIE GÉNÉRALE  2 - LES TYPES DE NEURONE  3 - LE PERICARYON

II.1. MORPHOLOGIE GENERALE

 4 - LES DENDRITES  5 - L'AXONE  6 - LES SYNAPSES

Le neurone reçoit, traite des informations et produit un signal qu'il conduit et transmet. Chaque

neurone est unique, n'étant ni équivalent au neurone voisin, ni interchangeable . Son originalité tient à sa position particulière dans le système nerveux et à ses connexions déterminées avec d'autres

neurones ou avec la périphérie. De plus, la cellule nerveuse mature ne se divise pas (notion classique) et le stock total de neurones est déterminé très tôt  dans la vie d'un individu. Délimitée par la membrane plasmique, substratum de la conduction de l'influx nerveux, la cellule nerveuse est constituée d'un corps cellulaire ( péricaryon) contenant le noyau, et de prolongements cytoplasmiques qui constituent les dendrites et l'axone. - Les dendrites sont des prolongements courts conduisant l'influx nerveux vers le corps cellulaire.

Leur distribution dans l'espace définit le champ des influences auxquelles le neurone est soumis. - L'axone est un prolongement unique  mais il peut émettre des collatérales et se ramifier de façon extensive. Son cône d'implantation  est une région privilégiée où nait l'influx nerveux, c'est-à-dire l'activité intégrée du neurone modifiée par l'environnement. L'axone est une structure qui conduit vers d'autres neurones ou cellules effectrices, à partir du corps cellulaire, cet influx nerveux. Sa forme, comme celle des dendrites, est le reflet de ses rapports avec d'autres structures et défi-

nit donc sa place dans l'organisation globale du système nerveux.

182

La synapse  est une zone particulière de juxtaposition

des membranes plasmiques, dont l'une au moins appartient à un neurone. Ces zones de différenciations sont

destinées à la transmission unidirectionnelle de l'influx nerveux d'une cellule à l'autre. Il n'ya pas de caractère morphologique fiable permettant de présager de l'action excitatrice ou inhibitrice de l'élément présynaptique sur l'élément post-synaptique (en particulier la largeur de la fente synaptique).

-

DENDRITES

-

CORPS CELLULAIRE = PERICARYON

-

AXONE

LOI DE POLARISATION DYNAMIQUE DE L'INFLUX

+ arborisations et

boutons terminaux = SYNAPSES 183

II.2. LES 5 TYPES DE NEURONES BI-POLAIRES ex : ganglion de Corti

MULTIPOLAIRES ex :corne antérieure de la moëlle PSEUDO UNIPOLAIRES ex : cellule du ganglion rachidien UNIPOLAIRES ex : cônes et batonnets de la rétine

APOLAIRES ex : cellules cilées des bourgeons du goût cellules sensorielles de l'oreille interne certaines cellules (amacrines) de la rétine

184

TYPOLOGIE DES NEURONES : Quelques exemples descriptifs La structure d'une cellule nerveuse bipolaire (Al) comme celle du ganglion de Corti de la cochlée est parmi les plus simples. Le dendrite (A2) conduit le stimulus vers le péricaryon. L'influx est ensuite dirigé vers l'axone (A3). On observe également le réseau de neurofibrilles (A4), présent dans toutes les cellules nerveuses. Les cellules nerveuses multipolaires sont les plus nombreuses dans l'organisme. La cellule multipolaire de la moelle épinière possède un péricaryon étoilé (DI), de nombreux dendrites (D2) et un seul axone (D3) emettant des collatérales (D4) . Les cellules pyramidales de la substance grise du cerveau ont un péricaryon triangulaire (El), possèdent de nombreux dendrites disposés horizontalement (E2), et portant de petites épines dendritiques. A la base du triangle, un axone et ses paraxones quittent le péricaryon (E3).

Le corps des cellules de Purkinje du cervelet (GI) est piriforme et les dendrites ramifiés (G2) forment des arborescences en espalier revêtues d'expansions en épines (flèches). L'axone (G3) est long et va quitter le cervelet. D'autres neurones plus petits s'articulent avec la cellule de Purkinje, telles les cellules en corbeille (F) et les cellules granulaires (H) du cervelet qui possèdent aussi un grand nombre de dendrites (F1, H1) mais dont les axones sont courts (F2, H2) et s'articulent avec la cellule de Purkinje. Cette planche met aussi en évidence un neurone pseudounipolaire : la cellule des ganglions rachidiens (B) dont le prolongement initial unique est expliqué dans la planche suivante. Enfin sur certains neurones, comme les cellules amacrines de la rétine (C), il est tres difficile de distinguer l'axone des dendrites

185

TYPOLOGIE DES NEURONES : Les 5 grandes classes On peut distinguer les types de neurones, en se basant sur l morphologie du corps cellulaire et sur le nombre des prolongements. A - Les cellules nerveuses apolaires :  sont des neurocytes sans

dendrite ni axone, qu'on ne rencontre qu'au début de l'histogenèse (AI). Par la suite, ces cellules se transforment en cellules nerveuses proprement dites (A2). Néanmoins, les cellules ciliées de l'organe vestibulo-acoustique (A3) et celles des bourgeons du goût peuvent aussi être classées parmi les cellules apolaires. B - Les cellules nerveuses unipolaires : elles correspondent aux

cellules à bâtonnets (Bl) et à cônes (B2) de la rétine. Cônes et bâtonnets possèdent des expansions assimilables à des axones (flèches). C - Les cellules pseudo-unipolaires   : ce sont initialement des

neurones bipolaires (CI) dont les prolongements se rapprochent progressivement et s'unissent près de leur point d'émergence (C2, selon le sens des flèches) en raison de la croissance asymétrique de la cellule. Le prolongement en T (C3) qui en résulte, est caractéristique des cellules ganglionnaires des ganglions rachidiens, et de la plupart des ganglions des nerfs crâniens. D - Le cellules bipolaires :  elles possèdent un dendrite (DI) et un

axone (D2) très difficiles à distinguer sur le plan morphologique. Les cellules nerveuses bipolaires se trouvent dans la rétine (second neurone du trajet visuel) et comme premier neurone de l'organe vestibulo-acoustique. E - Les cellules multipolaires : elles forment la variété de neurones la plus fréquente. Comme nous l'avons vu sur la planche

précédente, il en existe de nombreux types. 186

II.3. PERICARYON =

CENTRE FONCTIONNEL

NOYAU arrondi, riche en euchromatine, nucléole(s) hypertrophié(s) --> dérépression génique, forte activité transcriptionnelle CORPS DE NISSL = amas de réticulum granulaire et de Polysomes

Forte activité traductionnelle : synthèses protéiques intenses (enzymes hyaloplasmiques, turnover des protéines du cytosquelette, des canaux ioniques et récepteurs membranaires, sécrétion des neurotransmetteurs, etc)

APPAREIL DE GOLGI très développé nécessaire à la neurosécrétion et synthèses des vésicules synaptiques MITOCHONDRIES NEUROFILAMENTS MICROTUBULES INCLUSIONS MÉLANINE, LIPOFUSCINE MEMBRANE PLASMIQUE ET CONNECTIQUE : voir plus loin

187

NEURONE : MICROSCOPIE ÉLECTRONIQUE Le péricaryon et le neuropile Plusieurs dendrites (1) et un axone myélinisé (2) se détachent du péricaryon de la cellule . Le noyau (3) riche en euchromatine possède un nucléole hypertrophié   (4). L'appareil de Golgi est bien développé, avec plusieurs groupements dictyosomiques (5). Les citernes du réticulum endoplasmique granulaire se présentent sous forme de groupements qui constituent les corps de Nissl (6). Ils sont abondants dans tout le neuroplasme et même les dendrites. Ils sont par contre absents de l'axone et de son cône d'émergence , ou cône d'implantation (7) sur le corps cellulaire. Les mitochondries, les lysosomes et, à l'occasion, des grains de pigment  (mélanine, lipofuscine) sont également présents. Les neurofïlaments  sont très nombreux dans le neuroplasme ; ils constituent le cytosquelette des cellules nerveuses.

Les centrioles sont absents  du neuroplasme, puisque les cellules nerveuses ont totalement perdu leur capacité de division. De nombreux boutons terminaux (8) et plusieurs prolongements astrocytaires (9) sont en contact avec le plasma-

lemme des cellules nerveuses. L'un de ces prolongements (flèche) contacte à la fois le neurone et un capillaire (10). Cette cellule pyramidale(cortex) a été dessinée de manière à se détacher de l'entassement du neuropile (11) que l'on a coupé en cube. Il est alors plus facile de suivre le trajet des prolongements des cellules gliales et nerveuses, et d'avoir une vision plus précise des unions cellulaires serrées qui constituent le tissu du SNC

(équivalent de grandissement : x 3 500) 188

NEURONE ET MICROSCOPIE ÉLECTRONIQUE (suite)

Les neurofibrilles Le noyau (1) est au centre du corps de la cellule nerveuse. Il est entouré par les dictyosomes de l'appareil de Golgi (2) anastomosés entre eux par de nombreux tubules fins (3). Les neurofibrilles (4) composées de neurofilaments, parcourent tous les secteurs du péricaryon et s'étendent dans les dendrites (5) et l'axone (6). Le réseau fibrillaire confère une résistance mécanique nécessaire à l'architectue du neurone, mais il participe aussi au cheminement des structures vésiculaires et à celle des influx sans que le mécanisme soit totalement compris. Les mitochondries (7) sont également très abondantes. (équivalent de grandissement : x 3 500)

189

II.4.

DENDRITES

Ils sont généralement très nombreux :

le dendrite unique est exceptionnel (neurone bipolaire)

Le contenu cytoplasmique - est peu différent du corps cellulaire, - mais avec absence de dictyosomes Golgiens II.5. -

-

L'AXONE. Il est UNIQUE,

souvent de longueur considérable. Il débute au CÔNE D'EMERGENCE, (disparition brutale des ribosomes et corps de Nissl). Il diffère du dendrite par : l'absence de réticulum granulaire et de ribomes, le regroupement des microtubules en faisceaux, la raréfaction des autres organites. Il est entouré par la gaine des cellules de Schwann. Une MYELINISATION est possible

PAR DÉFINITION : 

Membrane plasmique

=

AXOLEMME,

le cytoplasme =AXOPLASME

190

Le cône d'émergence de l'axone est dépourvu de ribosomes et de reg. Les microlubules (mt) se groupent en faisceaux au niveau du cône d'émergence. A la partie inférieure de la figure : 2 terminaisons axo-axoniques (TAA). Remarquez aussi l'absence de matériel intercellulaire dans le tissu nerveux.

AXONES : myélinisé, non myélinisés 191

II.6.

LES SYNAPSES CHIMIQUES

Distinguer (*) LES SYNAPSES ÉLECTRIQUES = Gap junction (voir autres cours) et

LES SYNAPSES CHIMIQUES, interneuronales (les seules détaillées dans ce cours)

Elles conditionnent la polarisation de l'influx Elles Elles établissent la connexion connexion de la terminaison axonale - avec le péricaryon, avec un dendrite, ou avec l'axone d'un autre neurone - ou avec d'autres d'autres cellule cellules, s, musculaires usculaires principalement.

La

distribution topographique topographiq ue d'établir une CLASSIFICATION

des

synapses chimiques permet

(*) l'étudiant curieux, voulant parfaire sa connaissance sur l'ontogénèse des canaux membranaires et les mécanismes moléculaires synaptiques pourra consulter le document suivant : http://homepage.mac.com/daniel balas /BD  /BDD DMO MOL L/c /can anaux aux/c /can anaux aux.p .pdf df

192

Dans une synapse électrique, les membranes plasmiques des cellules pré- et postsynaptiques sont réunies par des connexons. Il s'agit de pores dynamiques à 6 sous unités ménageant des tunnels trans-cellulaires. Le flux d'ions à travers les tunnels permet à l'influx électrique de passer

directement d'une cellule à l'autre. Dans une synapse chimique un espace étroit, la fente synaptique, sépare les membranes plasmiques des cellules pré- et postsynaptiques. L'arrivée des influx jusqu'à l'extrémité axonale du neurone présynaptique libère un neuromédiateur qui diffuse dans la fente synaptique et se fixe à

des récepteurs ancrés dans la membrane postsynaptique. La transmission est unidirectionnelle.

193

 CLASSIFICATION DES SYNAPSES Au niveau du soma (S) 1 axo-somatiques simples 2 axo-somatiques invaginées 3 axo-somatiques épineuses Au niveau des dendrites (D) 4 axo-dendritiques simples 5 axo-dendritiques épineuses 6 synapses à crêtes 7 synapses épineuses ramifiées 8 axo-dendritique « en passant » 9 axo-dendritiques réciproques 10 terminaisons polysyn polysynaptiqu aptiques es 11 synapses épineuses interdigitées Au niveau du cône d'implantation et de l'axone (A) 12 axo-axoniques proximale; 13 axo-axoniques inhibitrices

axone

(difficiles à distinguer)

14 Axo-axonique distale 15 axo-axonique « en passant » 194

MORPHOLOGIE DES SYNAPSES CHIMIQUES

(*)

La synapse correspond à un renflement terminal de l'axone. La face interne de la membrane présynaptique est épaissie par une organisation en réseau des microfilaments au contact de zones plus denses de la membrane (complexes protéiques impliqués dans le mécanisme d'exocytose des vésicules). Les vésicules s'engagent entre ces projections pour fusion-

ner avec la membrane présynaptique. Ces zones forment sur le ver-

sant externe des arrangements géométriques en creux qui correspondent aux complexes de fusion (synaptopores) au cours de la (*) Neurotransmetteurs

neurotransmission synaptique. La membrane postsynaptique est également très épaissie.

195

UNE SYNAPSE (AXO-DENDRITIQUE) EN MICROSCOPIE ELECTRONIQUE

Noter l'épaississement de

la membrane présynaptique, et encore plus de la

membrane

postsynapti-

que. Les vésicules synaptiques sont tres clairement visi-

bles dans la terminaison axonique

 x 60000

196

IL EXISTE DIFFERENTS TYPES DE SYNAPSES L'aspect général du renflement synaptique (1) est toujours identique. En bout d'axone on reconnait les microfilaments et microtubules (4, 5). La zone postsynaptique (3) est également très univoque. Mais on distingue différents types de synapses en fonction, soit de la nature vésiculaire (taille, forme, contenu), soit de l'aspect

de la fente synaptique. Pour simplifier :

Synapses type S. Ce sont les plus répandues, avec des vésicules sphériques de taille variable. On distingue : - les petites vésicules sphériques (6), à contenu clair ou dense selon le neurotransmetteur. Les plus répandues sont celles contenant de l'acétyl-choline. Les petites vésicules sont directement sécrétées dans la fente synaptique - les grandes vésicules sphériques

(7) avec un coeur dense séparé de la membrane par un halo clair périphérique. Elles contiennent préférentiellement des neuropeptides (et toujours de la chromogranine). Les grandes vésicules sont exocytées latéralement et non directement dans la zone synaptique .

Synapses type F. Dans ce cas les vésicules synaptiques sont applaties (2). Elles contiennent très souvent du GABA et correspondent à des synapses inhibitrices. Dans le type F la fente synaptique est différente ; elle est en particulier beaucoup plus étroite. 197

LA RICHE DIVERSITE DES NEUROTRANSMETTEURS EXPLIQUE LES CAPACITES D'ADAPTATION REGULATRICES A COURT TERME DU SYSTEME NERVEUX. Nous fournissons ci dessous une ébauche de classification (en aucun cas à apprendre "par coeur") 1) LES NEUROTRANSMETTEURS «CLASSIQUES»  (c'est-à-dire les plus anciennement connus) sont : a) L'ACÉTYLCHOLINE, b) LES MONOAMINES : catécholamines ( dopamine, noradrénaline, adrénaline), sérotonine (5 hydroxy-tryptamine = tryptophane décarboxylé et hydroxylé), histamine ( = histidine décarboxylée). 2) LES PURINES : ATP, adénosine 3) LES ACIDES AMINÉS - les uns excitateurs, comme le glutamate (50 % des synapses du SNC sont glutamatergiques) et l'aspartate, - les autres inhibiteurs, comme le GABA  (1/4 à 1/3 des synapses du SNC sont GABAergiques) et la glycine. 4) LES NEUROPEPTIDES . Ils se comportent plutôt comme des neuromodulateurs. Ils exercent une action de régulation au niveau de nombreux récepteurs extrasynaptiques, plutôt qu'au niveau de sites purement synoptiques. On distingue :

- LES NEUROPEPTIDES NON OPIOÏDES. Les principaux sont : l'ocytocine et la vasopressine, les tachynines ou neurokinines (substance P, neurokinine A, neurokinine B, neuropeptide K, neuropeptide g), les endothélines, le vaso-intestinal peptide (VIP), la somatostatine, le neuropeptide Y, le calcitonin gene-related peptide (CGRP ), la bradykinine, la cholécystokinine et autres peptides de la famille de la gastrine, la galanine, etc. - LES PEPTIDES OPIOÏDES. Ce sont des agonistes endogènes naturels des récepteurs aux opiacés. 5) LE MONOXYDE D'AZOTE (NO) est également considéré comme un neurotransmetteur 198

EN BOUT DE COMPTE L'EXOCYTOSE DIRIGÉE DU NEUROTRANSMETTEUR IMPLIQUE LE SENS DE TRANSMISSION D'UN NEURONE À UN AUTRE, AU DELA DE LA PROPAGATION DE L'INFLUX SUR LA MEMBRANE PLASMIQUE DU NEURONE.

TRANSMISSION

NOUS AVONS AINSI DECRIT TOUS LES ELEMENTS NECESSAIRES A LA COMPREHENSION DE LA TRANSMISSION NERVEUSE 199

III - LES FIBRES NERVEUSES

IV.1. INTRODUCTION IV.2. DESCRIPTION TYPE : Système nerveux périphérique IV.2.1 FIBRES NERVEUSES AMYELINIQUES IV.2.2 FIBRES NERVEUSES MYELINIQUES IV.2.3 COMPARAISON DES 2 TYPES DE FIBRE

IV.2.3.1 Aspects généraux comparatifs IV.2.3.2 Les étranglements ou noeuds de Ranvier et les incisures de Schmidt-Lanterman IV.3. LES FAISCEAUX DU SYSTEME NERVEUX CENTRAL

200

III.I. INTRODUCTION Classiquement on dénomme fibre nerveuse,

un axone recouvert par sa gaine, La gaine est dérivée de la crète neurale et correspond aux cellules de Schwann dans le système nerveux périphérique. Elle dérive du spongioblaste et correspond aux oligodendrocytes dans le système nerveux central (voir page 11).

Néanmoins dans les nerfs mixtes périphériques il est clair que les prolongements dendritiques des cellules sensorielles (prolongement allant de la périphérie jusqu'au corps cellulaire dans le ganglion spinal ; voir figure page 66) sont également recouverts par des gaines. La définition classique est donc en partie érronée. Par ailleurs, l es fibres nerveuses forment des regroupements qui vont constituer :

--->les NERFS du système nerveux périphérique --->les FAISCEAUX du système nerveux central Les gaines nerveuses selon le mode de différenciation aboutissent à 2 types de fibres :

-

LES FIBRES AMYELINIQUES, les plus simples LES FIBRES MYELINISEES, plus complexes mais ayant de meilleures perfor-

mances pour la transmission nerveuse

201

III.2.DESCRIPTION TYPE : Système Nerveux Périphérique III.2.1. LES FIBRES NERVEUSES AMYELINIQUES La plupart des axones sont logés dans une ou plusieurs invaginations de la cellule de Schwann. La cellules de Schwann juxtaposées le long des axones forment ainsi des gouttières contenant un ou plusieurs axones. Les zones juxtaposées de réflexion de la membrane plasmique de la cellule de Schwann contituent les mésaxones. Une cellule de Schwann protège généralement 5 à 30 axones dans les fibres amyéliniques (figure page suivante). La présence d'une seule gouttière axonale est un cas exceptionnel au sein des fibres amyéliniques (contrairement aux fibres myéliniques où c'est au contraire la règle).

Dans le cas le plus fréquent (type 1) chaque axone possède sa propre gouttière. Parfois plusieurs axo-

nes se trouvent dans la même gouttière (type 2 : un seul mesaxone pour pusieurs prolongements nerveux). Les fibres amyéliniques sont toujours de petit diamètre. La conduction de l'influx nerveux, qui se propage en continu le long de l'axolemme, est lente. La qualité de transmission et la spécificité de transmission dans chaque fibre est nettement moindre dans le type 2 où la polarisation de chaque prolongement neuritique ("neuritique" pour ne pas toujours employer le terme d'axone, puisque nous avons dit qu'en périphérie les dendrites des nerfs mixtes peuvent être gaînés) peut interférer sur le neurite voisin . C'est en partie pour cette raison que la sensibilité profonde à la douleur fournit une information

plus diffuse dans la discrimination topographique du point d'origine, avec diffusion de la sensation par rapport au point de déclenchement du stimulus nociceptif (exemple de la douleur osseuse périostique ressentie lors d'un choc sur le tibia : elle donne l'impression d'envahir toute la jambe ; elle est sourde et dépasse le point d'impact)

202

FIBRES NERVEUSES NON MYELINISEES

203

III.2.2. LES FIBRES NERVEUSES MYELINISEES Dans ces fibres le cytoplasme de la cellule de Schwann s'enroule autour de l'axone. Au cours de ce processus les feuillets membranaires de la cellule s'unissent et forment un complexe lipido-protidique appelé gaine de myéline

Comme nous le verrons sur les schémas ultérieurs, la gaine de myéline présente des interruptions, les étranglements ou noeuds de Ranvier, qui correspondent à l'espace entre deux cellules de Schwann ad jacentes. La gaine de myéline présente aussi des zones moins compactes et obliques appelées incisures de Schmidt-Lanterman ; elles correspondent à des décollements des couches concentriques de la gaine de myéline. La myéline n'est pas autre chose qu'un empilement de nombreuses couches de membranes cellulaires modifiées et appartenant à la cellule de Schwann. Le développement embryonnaire de la myéline est représenté sur la figure de la page suivante. A partir

de la formation d'un mésaxone primitif (analogue à celui observé dans la fibre amyélinique) celui-ci s'enroule plusieurs fois autour de l'axone, le nombre de tours de spire déterminant l'épaisseur de la gaine de myéline. Au décours du processus on peut observer un mésaxone interne et externe par rapport à la gaine de

myéline constituée. STRUCTURE, COMPOSITION, PROPRIÉTÉS DE DE LA MYELINE  :

Il s'agit de points essentiels qui ne sont pas abordés dans le détail dans ce cours. Ces données se-

ront reprises en PCEM-2. Nous nous contentons de dire que la myéline est un bon isolant électrique. Les étranglements de Ranvier sont les seules zones de faible résistance où la dépolarisation peut se produire. C'est aussi dans

ces zones que se concentrent les canaux voltages dépendants Na+ et K+. Dans les fibres myélinisées les potentiels d'actions sont donc propagés d'un étranglement de Ranvier au suivant selon un mode saltatoire, beaucoup plus rapide que le mode de propagation continue de la fibre amyélinique. La transmission saltatoire apporte 3 propriétés remarquables :

1- Une accélération considérable de la conduction nerveuse. 2- Une économie d'énergie. L'énergie métabolique requise pour

chaque étranglement.

la propagation de l'influx est limitée à 204

3- Une

économie d'espace. La vitesse de conduction est proportionnelle au diamètre de la fibre dans les fibres myélinisées, et à la racine carrée du diamètre pour la fibre non myélinisée. Ceci explique l'économie d'espace réalisée par la myélinisation. On peut calculer que pour une même vitesse de propogation de 100m/s, là où la fibre myélinisée aurait une diamètre de 20 µm, la fibre amyélinique équivalente devrait avoir plusieurs cm de diamètre. Dans la moëlle épinière, pour respecter les vitesses atteintes par les fibres myéliniques il faudrait des fibres de plusieurs mètres de diamètre !

205

III.2.3. COMPARAISON DES 2 TYPES DE FIBRES

III.2.3.1 Aspects généraux comparatifs En coupe transversale, colorée pour mettre en évidence la gaine de myéline, la fibre myélinique (AI) apparaît sous l'aspect d'un cercle sombre à centre clair, ce dernier représentant l'axone (A2, B2).

Les cellules de Schwann entourent la totalité de cet ensemble à la manière d'une chevalière (A3, B3). Sur les préparations « de routine », le contenu lipidique des gaines de myéline est dissout, et il ne subsiste qu'un matériel spongieux (B4) correspondant aux composants protéiques de la myéline. En coupes longitudinales, nous pouvons distinguer l'axone (Cl), la gaine de myéline (C2) et la cellule de Schwann (C3). Les noeuds de Ranvier (C4) se rencontrent aux points d'interruption de la gaine de myéline. Ils séparent un segment internodal (C5). Dans la gaine de myéline, des lignes obliques et pâles, correspondent aux incisures de Schmidt-Lanterman (C6). Au microscope électronique, sur des fibres coupées transversalement, nous observons du centre vers

la périphérie, l'axone (Dl), des neurofilaments, des neurotubules ( D2), des citernes de réticulum endoplasmique lisse (D3) et des mitochondries ( D4). L'axone est limité par l'axolemme (D5), qui le sépare de la gaine de myéline (D6). La gaine de myéline est faite de nombreuses lamelles qui proviennent du plasmalemme de la cellule de Schwann (D7). Les deux membranes cellulaires étroitement accolées de la cellule de Schwann située sur la gauche du dessin constituent le mésaxone (D8). La cellule de Schwann est entourée par une lame basale (D9), et par un réseau de microfibrilles (réticuline et collagène ; D10). Une partie de la lame basale a été réclinée de telle sorte que les expansions digitiformes de la cellule de Schwann (D11) soient exposées dans la région d'un noeud de Ranvier (D12). Tandis que dans les fibres myélinisées, un seul axone est contenu dans une cellule de Schwann (7), dans les fibres amyéliniques, une cellule entoure plusieurs axones ( D13). Ces axones possèdent habituellement un mésaxone (D14), mais d'autres peuvent se présenter comme des axones partiellement « nus » ( D15). Les fibres amyéliniques possèdent aussi une lame basale limitante ( D9) et un réseau de microfibrillespériphériques ( D10).

206

207

III.2.3.2 Les étranglements ou noeuds de Ranvier et les inci incisures sures de Schm Schmidt idt-Lanterman -Lanterman PARTIE I DU SCHEMA : Les incisures de Schmidt-Lanterman se trouvent dans la gaine de myéline des fibres nerveuses périphériques. Leur morphologie est fonction des techniques de préparation et

de coloration utilisées. Ainsi, par exemple, la figure A montre les incisures après fïxation au tétroxvde d'osmium, et la figure B après coloration à l'hématoxyline ferrique. Sur la figure B, les espaces (B1) entre deux zones d'incisures de Schmidt-Lanterman Schmidt-Lanterman sont nettement visibles. Au microscope électronique, les incisures de Schmidt-Lanterman représentent des zones dans lesquelles les lamelles de myéline ( C1) sont espacées : entre les lamelles se trouve du cytoplasme des cellules de Schwann. La figure montre également un mésaxone externe (C2), la lame basale (C3) et la gaine endoneurale (réticuline et collagène) (C4). Le rôle des incisures de Schmidt-Lanterman est encore in-

certain. Elles confèreraient une certaine plasticité lors des mouvements de courbure, d'étirement, etc. PARTIE II DU SCHEMA :  Les petits schémas situés en bas et à droite, montrent l'aspect d'un

noeud de Ranvier en microscopie optique après coloration standard (A), fixation à l'osmium (B) et impré-

gnation argentique (C). Par cette dernière méthode, la diffusion du nitrate d'argent entraîne la formation

d'une croix (croix de Ranvier, Ranvier, C1) dans dans la région du noeud. noeud. Entre les extrémités paranodales de deux cellules de Schwann (D1), l'axone (D2) s'élargit légèrement. A ce niveau, l'axolemme (D3) entre en contact avec les expansions interdigitées (D4) des cellules de Schwann et avec la lame basale (D5) des fibres nerveuses. Ainsi, dans ce secteur, l'axone est en con-

tact direct avec la gaine endoneurale. L'axone renferme des neurofïlaments (D6), des neurotubules (D7) et des citernes de réticulum endoplasmique lisse (D8) (Les mitochondries ne sont pas représentées).

Les expansions cytoplasmiques des cellules de Schwann (D9) se plaquent sur la face externe de l'axone. Ces prolongements sont séparés l'un de l'autre par des mésaxones ( D10) et connectés à l'axolemme par des jonctions denses (D11). A la face externe de l'axone, les expansions cytoplasmiques forment

des cannelures ( D12). Dans les deux cellules de Schwann, les mésaxones (D13) et les éléments fibreux de la gaine endoneurale (D14) situés à l'extérieur de la lame basale (D5) sont bien visibles.

208

I

II

209

III.3.

FAISCEAUX DU SYSTEME NERVEUX CENTRAL

Le recouvrement des prolongements neuronaux dans le système nerveux central diffère partiellement de la description type effectuée dans le système nerveux périphérique.

III.3.1 Faisceaux amyeliniques Plus que dans le système nerveux périphérique, on rencontre des axones nus qui "courent" librement entre les autres structures de la substance grise ou blanche

III.2.2 Faisceaux myelinisés Les faisceaux myélinisées se rencontrent dans la substance blanche  à laquelle ils confèrent la teinte blanc nacrée.

La myélinisation s'effectue selon un processus comparable d'enroulement membranaire. Mais l'enroulement est réalisée par un autre type de cellule gliale: l'oligodendrocyte.

Plusieurs points distiguent la myélinisation centrale de la myélinisation périphérique : 1- Un oligodendrocyte myélinise plusieurs fibres nerveuses (trois sur la figure ci dessous). très incomplétement recouverts) par les oligodendrocytes (ni par des prolongements issus d'autres cellules). Il persiste donc un espace extra2 - Les étranglements de Ranvier ne sont pas recouverts (ou

cellulaire (EEC) très important ou l'axone est à nu 3 - Du cytoplasme de la cellules oligodendrocytique (cyt) peut encore persister au sein de

l'enroulement 4 - La myéline du système nerveux central  est différente de la myéline du système nerveux périphérique. Compte tenu des implications physiopathologiques cette notion sera reprise en PCEM-2 210

OLIGODENDROCYTE ET FAISCEAUX MYÉLINISÉS CENTRAUX :

NOYAU DE

211

IV.

LES NERFS Les nerfs correspondent à l'empaquettage en faisceaux compacts des fibres nerveuses pé-

riphériques. Cet empaquetage est réalisé par du tissu conjonctif. Comme pour le muscle, une hiérarchie des niveaux de regroupement des fibres permet d'observer dans un nerf plusieurs domaines macro et microscopiques. Les enveloppes nerveuses sont ainsi subdivisées en,

endonèvre, périnèvre, épinèvre, paranèvre La plupart des nerfs de grand calibre sont myelinisés (aspect blanc nacré)

On distingue :

les nerfs sensitifs, les nerfs moteurs, les nerfs mixtes issus en émergence des racines rachidiennes de la moëlle Auquel il faut ajouter, le système nerveux autonome Les schémas des pages 214 et 215 ne sont là que pour situer les différentes parties du système nerveux périphérique. L'étudiant est renvoyé aux cours d'anatomie et de physiolo-

gie pour plus d'information.

212

PERINEVRE

SCHEMA GENERAL D'UN NERF EN COUPE TRANSVERSALE

213

NERF MIXTE

214

SYSTEME NERVEUX AUTONOME

215

STRUCTURE D'UN NERF RACHIDIEN Chaque nerf périphérique est constitué d'un nombre variable de faisceaux ou fascicules nerveux arrondis (A1) et chaque faisceau renferme un nombre variable de fibres nerveuses (A2). Chaque fascicule est individuellement engainé par des lamelles concentriques de périnèvre (A3). Au sein du périnèvre, les fibres nerveuses sont entourées par un délicat tissu conjonctif, l'endonèvre (A4). Un faisceau de fibres nerveuses a été sectionné et le périnèvre récliné pour mieux montrer cet épithélium périneural particulier (A5), ainsi que le trajet flexueux des fibres nerveuses. Les fibres collagènes, robustes, de l'épinèvre (A6) ont un trajet longitudinal et également sinueux, ce

qui procure une certaine élasticité au nerf. L'épinèvre maintient groupé l'ensemble des fascicules. Il contient aussi les vaisseaux sanguins (A7), les lymphatiques et du tissu adipeux (A8). Une couche de tissu conjonctif supplémentaire , le paranèvre (A9), peut entourer le nerf. Le paranèvre

correspond alors à un encapsulement périphérique, limitant davantage le nerf de son environnement. Les structures comprises dans le rectangle de la figure A, correspondent à la figure B, et celles du car-

ré, à la figure C. Les axones (B2), les gaines de myéline (B3) et les noeuds de Ranvier (B4) sont facilement identifiables sur des coupes longitudinales de fibres nerveuses myélinisées (B1). Des capillaires sanguins (B5) se rencontrent aussi dans l'endonèvre. Les colorations standards d'une coupe transversale mettent en évidence les lames concentriques du périnèvre (C1), l'épinèvre (C2) et, entre les fibres nerveuses (C3), l'endonèvre lâche (C4) et des capil-

laires sanguins (C5). L'emplacement des gaines de myéline (en grande partie dissoute, C6) est identifiable autour des axones (C7).

216

217

STRUCTURE DU PÉRINÈVRE.

EN COUPE TRANSVERSALE (I) ET EN VUE TRIDIMENSIONNELLE (II)

PARTIE I : Le périnèvre (1) est constitué de trois à quinze couches concentriques de cellules épithéliales très aplaties (2). Les cellules épithéliales, épaisses seulement de 0,1 à 0,3 µm, sont unies par des tight junction (3) et des desmosomes (4). Chaque lamelle épithéliale est recouverte sur ses deux faces par une lame basale (5). Entre les couches concentriques, on trouve en général des microfibrilles de ré-

ticuline orientées longitudinalement (6). Les cellules épithéliales ont un nombre exceptionnellement im-

portant de vésicules de micropinocytose (7) traduisant une activité de transfert et d'échange considé-

rable. Vers l'extérieur on trouve une fine gaine de tissu conjonctif périneural (8). Plus en dehors s'attachent les fibres collagènes longitudinales de l'épinèvre (9).

Dans l'endonèvre s'observent une fibre myélinisée (10) et une fibre amyélinique (11), ainsi que des mi-

crofibrilles de collagènes (12), et un fibroblaste (13), ce qui démontre bien la nature conjonctive de

l'endonèvre. La lame basale des deux fibres nerveuses (14) est également visible.

Remarque :  Ces 2 gaines conjonctives (8 et 9) sont en continuité avec la dure-mère de la méninge. Partie II : Le périnèvre (1) d'un faisceau nerveux a été partiellement réséqué pour rendre plus frappante sa conformation en strates. Les lamelles épithéliales (2) sont faites de cellules allongées très

aplaties. Une cellule a été soulevée à l'endroit précis où elle chevauche une autre cellule, ce qui met en

évidence la structure caractéristique d'une zonula occludens (3). De nombreux orifices (4) sont visibles sur les faces externe et interne des cellules, et correspondent aux vésicules de micropinocytose. Des

lames basales (5) recouvrent les cellules épithéliales, entre les quelles cheminent de nombreuses fibres

de réticuline longitudinales (6). Dans l'endonèvre on observe des fibres nerveuses myélinisées (7) et

amyéliniques (8) qui, comme les capillaires sanguins (9), possèdent leurs propres lames basales. La lame

basale (11) d'une fibre myélinisée (en bas et à gauche) a été sectionnée et en partie réclinée pour mettre en évidence l'insertion du mésaxone externe (10). On observe également dans l'endonèvre des fïbres de collagène (12) orientées longitudinalement et des fibrocytes (13). L'enveloppe extérieure du fascicule est faite de tissu conjonctif périneural (14). L'épinèvre n a pas été représenté sur cette plan-

che. L'épithélium périneural multilamellaire constitue une barrière de diffusion très sélective entre les fi-

bres nerveuses et le tissu conjonctif environnant. Une preuve morphologique en est fournie par la pré-

sence d'innombrables vésicules de micropinocytose dans les cellules épithéliales très jointives. De nom-

breuses expériences ont montré que l'épinèvre représentait une barrière sélective sang-nerf aux différents métabolites ; elle est assez comparable à la barrière sang-cerveau. 218

LE PERINEVRE

219

V. LA NEVROGLIE V.1. ORIGINE EMBRYOLOGIQUE Voir histogénèse

V.2. CYTOLOGIE GÉNÉRALE Dans le système nerveux central, l'ensemble des cellules étroitement associées aux neurones constitue les cellules gliales ou névroglie. Les colorations de routine ne permettent pas de visualiser correctement ce type de cellules. Il est né-

cessaire d'avoir recours à des techniques d'imprégnation métallique aux sels de métaux lourds, préférentiellement l'argent ou l'or. Une fois colorées par ce type de technique, on s'aperçoit que les cellules gliales sont en fait majoritaires. On peut estimer qu'il existe 10 cellules gliales pour 1 neurone. Néanmoins, compte tenu de la beaucoup plus petite taille des cellules gliales, elle n'occupent environ que la moitié du volume total du système nerveux central Les cellules gliales ne ménagent aucune synapse chimique avec les neurones, par contre les jonctions de type gap sont tres nombreuses, à la fois par des contacts hétérologues cellules gliales-neurones, mais également par des jonctions entre cellules gliales. La présence de ces synapses électriques explique que le tissu nerveux soit un tissu à jonction serrées. De ce fait, dans le neuropile, les espaces intercellulaires sont pratiquement virtuels (voir par exemple les pages 188 et 230).

L'ensemble des cellules gliales peut être subdivisé en plusieurs populations présentées sur la page suivante et dont l'origine a été discutée dans le premier chapître.

220

CELLULES GLIALES La névroglie comporte les principaux types cellulaires suivants : *

Macroglie : astrocytes - protoplasmiques

- fibreux - mais aussi vélamenteux oligodendrocytes *

Microglie = cellules de défense (Cellule d'Hortega)

*

Cellules épendymaires (non traîté dans ce cours)

221

V.3. MACROGLIE : LES TYPES CELLULAIRES V.3.1 ASTROCYTES PROTOPLASMIQUES ET FIBREUX Les commentaires correspondent aux figures I et II de la page 206

PARTIE I : ASTROCYTE PROTOPLASMIQUE L'astrocyte protoplasmique (1) est une assez grande cellule étoilée qu'on trouve essentiellement dans

la substance grise du cerveau et de la moëlle épinière. Le corps cellulaire renferme un gros noyau sphérique. Le cytoplasme est très riche en organites cytoplasmiques, traduisant une haute activité métabolique de ce type de cellule. La présence de centrioles est la traduction que les astrocytes sont capables de se diviser. Les gliofibrilles (2) sont très caractéristiques des astrocytes ; elles correspondent à des filaments in-

termédiaires spécifiques. L'astrocyte émet des expansions protoplasmique qui s'étendent aux cellules nerveuses (3) et aux ca-

pillaires sanguins (4). Les pieds périvasculaires (5) sont séparés des capillaires par une lame basale (6). Les pieds cytoplasmiques (7) s'approchent directement des cellules nerveuses et certaines synapses axosomatiques (8) sont recouvertes par les expansions astrocytaires.

De nombreuses fibres nerveuses amyéliniques (9) et myélinisées (10), ainsi que des terminaisons nerveuses (11) sont aussi au contact intime de I'astrocyte. L'astrocyte est également capable d'engainer de véritables synapses du type axo-dendritique (1-14) ou axoépineux (13). 222

PARTIE II : ASTROCYTE FIBREUX Les astrocytes fibreux se trouvent essentiellement dans la substance blanche du système nerveux

central. Ces cellules sont caractérisées par la présence de nombreuses expansions filiformes, rarement ramifiées (1) et de longueur variable qui s'introduisent entre les fibres nerveuses myélinisées (2) et

amyéliniques (3). De nombreuses expansions entrent en contact avec les capillaires sanguins (4). Comme pour l'astrocyte protoplasmique, le corps cellulaire de l'astrocyte fibreux contient un noyau avec beaucoup d'euchromatine ; les organites cytoplasmiques sont très nombreux, avec une abondance de glycogène (5). Ces critères sont ceux d'une cellule à métabolisme intense. Les gliofibrilles (6) for-

ment également un cytosquelette, mécaniquement résistant. On peut reconnaître deux noeuds de Ranvier (7) sur des fibres myélinisées. Les astrocytes fibreux remplissent les mêmes fonctions histophysiologiques dans la substance blanche du système nerveux central que les astrocytes protoplasmiques dans la substance grise. En cas de destruction du tissu nerveux, c'est essentiellement aux astrocytes fîbreux que revient le rôle de réparer les lésions des secteurs détériorés ; bien que la capacité de division des cellules gliales

soit réduite après la naissance, il est possible d'observer des Mitoses après une lésion. On appelle gliose la cicatrisation dans le SNC.

223

ASTROCYTES PROTOPLASMIQUE (I) ET FIBREUX (II)

224

V.3.2 OLIGODENDROCYTE Les oligodendrocytes se trouvent dans le voisinage des prolongements des cellules nerveuses et des

capillaires sanguins. Au microscope électronique, les oligodendrocytes (Al) ont habituellement l'aspect de cellules ovoïdes ou ellipsoïdales. Les oligodendrocytes emettent un nombre restreint de prolongements assez courts qui se projettent sur les structures axoniques. Ces prolongements (A2) s'enroulent

autour des axones (A3) et vont constituer la gaine de myéline comme le fait la cellule de Schwann, bien qu'on ignore le mécanism exact. Un oligodendrocyte fournit une gaine de myéline à plusieurs axones (A4). Les noeuds de Ranvier (flèches) représentent les zones où la gaine de myéline fait défaut. A ce niveau les gaines myéliniques sont interrompues et les axones sont en contact direct avec leur environnement,

par exemple avec des boutons terminaux (A5). Les incisures de Schmidt-Lanterman sont absentes du SNC. A la partie supérieure droite du dessin, on observe une cellule nerveuse (A6) et le cône d'implantation de l'axone (A7). Plusieurs boutons terminaux (A8) se trouvent en contact avec les dendrites.

La figure B représente la formation hypothétique de la gaine de myéline. On suppose que l'expansion protoplasmique (Bl) de l'oligodendrocyte vient s'enrouler (B2) après fixation de l'extrémité (B3) sur

l'axone (B4). Les oligodendrocytes possèdent des capacités contractiles qui persistent en culture cellulaire et dont

le rôle est inconnu.

225

OLIGODENDROCYTE

226

V.3.3 MACROGLIE : RELATIONS INTERCELLULAIRES Le schéma de gauche sur la page 98 fournit une représentation tridimensionnelle des relations qui s'établissent entre une cellule nerveuse (1), des astrocytes protoplasmiques (2), un oligodendrocyte (3) et les capillaires sanguins (4). Le neurone possède plusieurs dendrites ramifiés (5) et un seul axone (6). Les boutons terminaux sectionnés (7) provenant d'autres cellules nerveuses se trouvent à la fois sur les dendrites et l'axone, for-

mant des synapses avec le neurone considéré. A proximité des cellules nerveuses s'observent deux astrocytes (2) et leurs prolongements (8). Ces derniers sont de longueur variable et se terminent en forme de pieds (9) en contact à la fois avec la cellule nerveuse (1) par des pieds cytoplasmiques , et avec les capillaires (4) par des pieds vasculaires. Non figurés sur ce schéma (voir figure de droite page 232), l'astrocyte forme aussi des pieds méningés qui entrent en contact avec les méninges molles (leptoméninges). Les astrocytes se lient aussi

l'un à l'autre (flèche). Les pieds périvasculaires des astrocytes recouvrent plus de 80 % de la surface capillaire et constituent la couche limitante gliale périvasculaire. Les parties non recouvertes par cette couche (10) où la lame basale capillaire est seule présente, sont rares. Des protubérances courtes et arrondies (11) se forment également sur les corps des astrocytes et servent de support aux nombreux prolongements

de cellules nerveuses. Un oligodendrocyte (3) entoure un segment d'axone et lui fournit sa gaine de myéline (12) qui se ter-

mine au niveau du noeud de Ranvier (13). Au-dessous, un autre oligodendrocyte fabrique la gaine de myéline suivante. Les microphotographies sur la droite de la page suivante montrent l'aspect réel des cellules macroglia-

les après imprégnation argentique. 227

 MACROGLIE : ASPECTS TRIDIMENSIONNELS ET MICROSCOPIQUES

228

V.3.3 MACROGLIE : INTERACTIONS FONCTIONNELLES A) ROLE DES PROLONGEMENTS ASTROCYTAIRES. (voir fig. pages 100 et 101, ainsi que p. 94 et 96) Ces prolongements contractent d'importantes relations entre eux, avec les synapses, avec les capillai-

res sanguins et avec les leptoméninges. - RELATIONS ENTRE ASTROCYTES. Par le réseau tridimensionnel que forment leurs prolongements cytoplasmiques, les astrocytes jouent un rôle de support structural au sein du parenchyme du SNC. Il existe des gap jonctions entre les astrocytes et entre les astrocytes et les neurones.

- RELATIONS AVEC LES SYNAPSES. De petites languettes cytoplasmiques partent des prolonge-

ments cytoplasmiques et entourent les synapses. De ce fait, les astrocytes jouent un rôle dans la sé-

lectivité de la transmission nerveuse en empêchant la diffusion des neurotransmetteurs. De plus, par l'intermédiaire d'acides aminés excitateurs (comme le glutamate) sécrétés par les neurones et par les astrocytes, ces deux types cellulaires établissent d'importantes relations bilatérales.

- RELATIONS AVEC LES CAPILLAIRES SANGUINS. Les astrocytes envoient des prolongements cytoplasmiques (ou pieds vasculaires des astrocytes) qui entourent complètement les capillaires sanguins et les séparent des cellules nerveuses. Entre ces prolongements astrocytaires et l'endothélium capil-

laire se trouve une lame basale. - RELATIONS AVEC LES ESPACES LEPTO-MÉNINGÉS. La surface du système nerveux central est for-

mée par la juxtaposition des prolongements cytoplasmiques astrocytaires dont la face externe est en

contact, par l'intermédiaire d'une lame basale continue, avec le liquide céphalorachidien (LCR). Les astrocytes ont donc un rôle dans les échanges entre le LCR et le SNC . B) ROLE DES OLIGODENDROCYTES :

- DANS LA SUBSTANCE GRISE, les oligodendrocytes sont souvent situés tout contre les corps cellulaires des neurones (oligodendrocytes satellites). De ce fait, on suppose l'existence de relations métaboliques étroites entre oligodendrocytes et neurones.

-DANS LA SUBSTANCE BLANCHE, les oligodendrocytes assurent la formation de la myéline du SNC par l'enroulement de leurs prolongements cytoplasmiques autour des axones. REMARQUE  : La composition de la myéline du SNC est très différente de celle du SNP. Cette notion très importante sera reprise dans des cours ultérieurs. 229

Zone du NEUROPILE

Noter la régularité et l’étroitesse d espaces intercellulaires. Le tissu n veux est bien un tissu à jonctions se rées, par la présence de très no breuses gap junctions.

230

V.4. MICROGLIE : Les cellules microgliales (ou microglie) représentent 5 à 20 % de la population gliale totale et se ren-

contrent plus fréquemment dans la substance grise que dans la substance blanche. En microscopie optique, les cellules microgliales apparaissent comme des cellules de petite taille, avec un noyau dense, arrondi ou ovalaire, et un cytoplasme visualisé soit par des colorations argentiques, soit surtout actuellement par des lectines ou des

anticorps monoclonaux ; ainsi peut-on mettre en évidence leurs courts prolongements cytoplasmiques ramifiés. Les cellules microgliales proviennent des monocytes sanguins  ayant pénétré dans le parenchyme du SNC. Elles peuvent, lors de lésions du tissu nerveux, s'activer et se transformer en macrophages.

Dans le système nerveux central ce sont les cellules microgliales qui constituent les cellules présentatrices des antigènes  (comme la cellule de Langerhans de la peau ou la cellule M de l'intestin). Lorsqu'elles sont activées, les cellules microgliales expriment à leur surface des molécules à rôle de signal; elles sécrètent également de nombreuses molécules dont plusieurs cytokines, des protéases, des radicaux libres (anion superoxyde) et de l'oxyde nitrique NO.

Parmi les cellules de la microglie, la cellule de Hortega (ci-contre) est une des plus courantes ; elle est souvent au contact d'un capillaire sanguin, comme sur ce dessin. Enfin, la figure de la page 232 montre, à gauche, les principales interactions cellulaires observées dans le système nerveux central.

A droite, le schéma montre les pieds méningés des astrocytes (2) venant tapisser la méninge molle (leptoméninges : 7) qui est elle même accolée à la méninge dure (pachyméninge : 8) . 231

232

VI.

REGENERESCENCE DES NERFS

VI.1. INTRODUCTION Le stock de neurones est acquis dès la naissance et les neurones sont des cellules devenues

quiescentes, car passées définitivement en G 0  (voir cours d'embryologie causale). Cela signifie que toute perte neuronale ne peut être compensée.

En outre, la dégénérescence d'un neurone peut avoir des retentissements complémentaires : dans un réseau neuronal la destruction du neurone d'amont peut induire une souffrance des neurones d'aval, avec réduction des connexions synaptiques et déficit de la fonctionnalité. L'exemple le plus simple et bien connu est la régression observée sur la voie motrice. Lorsque une lésion cérébrale (accident vas-

culaire cérébral, par exemple) détruit le premier neurone moteur, le deuxième neurone (situé dans la moëlle) perd une partie de sa fonctionnalité et les muscles directement innervés s'atrophient rapidement, traduisant bien le rôle trophique des circuits et la capacité de plasticité des réseaux neuronaux

(sera abordé en PCEM-2). Par contre les cellules névrogliques ne perdent jamais leur capacité proliférative, aussi bien dans le système nerveux périphérique (cellules de Schwann) que dans le système nerveux central. La dégénérescence neuronale aboutit au remplacement des neurones par un tissu de comblement cicatriciel dérivé de de la névroglie. La microglie, avec ses propriétés macrophagiques, joue un rôle important. EN FAIT, SEULES LES FIBRES NERVEUSES ET LES FAISCEAUX PEUVENT ÊTRE RÉELLEMENT RÉGÉNÉRÉS, TOUT AUTANT QUE LE CORPS CELLULAIRE (PÉRICARYON) SOIT PRÉSERVÉ. La régénérescence est possible à la fois dans le système nerveux central et dans le système nerveux

périphérique. Nous décrirons ce processus au niveau des nerfs périphériques. En effet, chez l'Homme, les fibres nerveuses du SNC ne régénérent pratiquement pas.

233

VI.2. REGENERATION DES FIBRES NERVEUSES La section des fibres nerveuses entraîne immédiatement la perte de la capacité de conduction des influx et, en quelques semaines, la dégénérescence des fibres. Néanmoins, les fibres nerveuses vont pouvoir régénérer. Le processus est illustré sur la page 85. Le phénomène se déroule donc en 2 temps : dégénérescence suivie de la reconstruction éventuelle. En outre il convient de distinguer les évènements survenant sur le bout proximal (entre la section et le péricaryon) et le bout distal (entre la section et la terminaison)

VI.2.1 LA DEGENERESCENCE WALLERIENNE

SEGMENT DISTAL : Après séparation d'un axone (A) de son corps cellulaire par section (tête de flëche), la gaine de myéline se fragmente durant les trois premiers jours, puis au bout d'environ deux à

trois semaines se transforme en gouttelettes lipidiques (A3, B3). Dans le même temps, l'axone sectionné se désintègre (A1). Cette dégénérescence secondaire, ou dégénérescence wallérienne, s'étend

 jusqu'aux terminaisons nerveuses motrices et sensitives (par exemple aux plaques motrices terminales ) (A4). Par ailleurs, les cellules de Schwann ne dégénèrent pas(A5). Des coupes transversales pratiquées dans les fibres en voie de destruction sont représentées sur de petits dessins à gauche des figures principales.

SEGMENT PROXIMAL : La section de l'axone entraîne un gonflement du péricaryon. Les corps de Nissl disparaissent (chromatolyse), et le noyau se trouve déplacé vers la membrane cellulaire (aspect des cellules en « oeil de poisson ») (A2 et B). Le processus ascendant de dégénérescence de la fibre

s'étend jusqu'au noeud de Ranvier voisin (R), au dessus de la zone de section.

234

VI.2.2 LA RECONSTRUCTION NERVEUSE.

DANS DES CONDITIONS FAVORABLES : A condition que la blessure ne siège pas à proximité immédiate du noyau, les cellules nerveuses récupèrent rapidement après le traumatisme. De la deuxième semaine au deuxième mois qui suit la lésion, les lipides de la gaine de myéline (B6) se fragmentent et sont phagocytés (microglie dans le SNC, ou macrophages dans le SNP) pour être éliminés. Les cellules de Schwann situées aux extrémités des moignons distal et proximal commencent à se diviser, et se rapprochent dès la première semaine (flèches). Ainsi se forment les bandes de Büngner (B7), qui comblent les brèches par des travées cellulaires tunnélisées dans la zone présomptive de l'axone. L'axone (Cl) repousse à partir du moignon proximal. Il utilise les travées tunnélisées des bandes de Büngner pour cheminer vers l'extrémité originelle. Au fur et à mesure de sa progression dans les travées gliales (environ 1 à 2 mm/ jour), l'axone peut reconstituer sa gaine de myéline. Pendant cette période de ré-

paration, qui peut durer jusqu'à trois mois, les fibres musculaires squelettiques C8), comme les autres effecteurs, se sont atrophiées par inactivité et déficit de trophicité. Lorsque le contact est rétabli avec l'organe cible, l'axone est encore fragile, très fin et faiblement myé-

linisé (DI). Il faut plusieurs mois pour que le diamètre et le fonctionnement de la fibre nerveuse redevienne complètement normal. DANS DES CONDITIONS MOINS FAVORABLES : Si la section est moins franche ou si la disposition bout à bout des tranches de section n'est pas parfaite, des "erreurs" de trajet pourront se faire dans le trajet des axones ou dendrites en reconstruction. Ceci peut expliquer, par exemple, des défauts de distribution des territoires de sensibilité.

DANS DES CONDITIONS DEFAVORABLES : En cas d'amputation, ou de destruction importante de fibres nerveuses non suivie d'intervention chirurgicale pour assurer une suture maintenant les sections bout à bout, le tissu conjonctif s'interpose entre les moignons, de telle sorte que les fibres gliales ne peuvent ponter la brèche. Les cellules de Schwann proximales vont ensuite proliférer, et former, avec l'excroissance de l'axone et le tissu conjonctif voisin, une structure renflée, dite névrome d'amputation (E9), souvent très douloureux à la pression. 235