Enseignement
Supérieur et Universitaire
HISTOLOGIE
Anatomie microscopique
Dr Philip B. Wood
Edition 2006
Supplement a l’anatomie et physiologie - Anatomie
microscopique. Defn. : Etude des tissus
(histo Gr tissu)
Avec remerciements : Estelle Escudier ; Jacques Poirier ;
Jean-Michel André ; Jean-Jacques Morère ; Paul Bracken ; Philip
Wood
• Quelques abréviations utilisées :
MO Microscopie optique
ME Microscopie électronique
MEC La matrice extra-cellulaire
Fg Fort grossissement
fg Faible grossissement
ARN Acide Ribonucléique
ADN Acide Desoxyribonucléique
MB membrane basale
Toute activité histologique a en commun l’action de voir (observer) et
d’interpréter ce qui est vu.
L’histologie moléculaire a pour but de visualiser in situ –( dans les
tissus), les cellules, leurs organites ou la matrice extra-cellulaire (MEC) -
des molécules (en particulier les gènes, leurs ARN-messagers et les protéines
pour lesquelles ils codent), en déterminant leur situation et leur
configuration. L’histologie moléculaire permet donc de décrire la morphologie
cellulaire et tissulaire en termes d’architecture et d’interactions
moléculaires.
Les méthodes utilisées en histologie varient selon le matériel
(échantillons ou specimens) à étudier et les objectifs de l’examen (diagnostic
histopathologique chez l’homme ou chez l’animal, ou protocole de recherche).
• Des cellules vivantes peuvent
être observées entre lame et lamelle afin d’évaluer certaines de leurs
fonctions (par exemple, mobilité des spermatozoïdes, mesure de la fréquence du
battement des cellules ciliées, chimiotactisme des granulocytes neutrophiles).
L’examen microscopique est parfois effectué après adjonction de colorants
vitaux qui permettent d’évaluer la viabilité cellulaire (bleu trypan, nigrosine
qui pénètrent dans les cellules), ou de mettre en évidence des structures
(rouge neutre visualisant les vacuoles de pinocytose).
• Les cultures cellulaires
permettent de maintenir des cellules en survie et de les étudier in vitro.
Elles peuvent être réalisées à partir de fragments d’organe ou de cellules
dissociées par action enzymatique, cultivées en suspension ou sur un support
auquel elles adhèrent. Ces techniques sont largement utilisées en recherche
mais aussi en diagnostic : ainsi, par exemple, les caryotypes (l’analyse de
l’ensemble des chromosomes dans un noyau) sont habituellement réalisés sur des
cultures de lymphocytes sanguins ou de cellules du liquide amniotique.
• Des cellules entières fixées (dans ce sens fixation veut dire « tuer » pour qu’il n’y ait
pas de dégradation des cellules. On
utilise un liquide qui coagule les cellules sans altérer leur structure. L’alcool a 95% et le formol a 10% sont les
solutions le plus utilisés. Les cellules fixées peuvent être examinées sur 1. des frottis (étalement de cellules sur une
lame de verre) pour l’étude des cellules sanguines et de celles de différents
liquides de l’organisme (comme, par exemple, le liquide cérébro-spinaux, du
liquide articulaire, du liquide d’épanchement pleural, du liquide d’ascite) ou
sur 2. des empreintes (cellules
provenant d’un fragment d’organe - un ganglion lymphatique par exemple -
apposées sur une lame). Ces techniques peuvent être utilisées pour rechercher
des cellules tumorales, comme c’est le cas pour les frottis cervico-vaginaux de
dépistage des cancers du col de l’utérus ou 3. Apres cytoponction d’un nodule et etalement sur une lame. 4. Apres une biopsie chirurgical et une coupe très fine avec un microtome.
Les cellules, associées dans des tissus, sont coupées afin de pouvoir les
observer au microscope. Il s’agit d’observer au microscope optique (MO) ou
électronique (ME) des cellules, tissus, organes ou fragments d’organe, voire
des organismes entiers (embryons de souris par exemple) qu’une préparation
technique plus ou moins compliquée aura rendues suffisamment minces et
transparents pour être observés et suffisamment contrastés pour y reconnaître
les divers éléments constitutifs. On peut distinguer l’étude des cellules
isolées (« cytologie ») et celles des coupes de tissus ou d’organes («
histologie »).
Les examens histologiques sont en règle réalisés après traitement du
matériel par des agents physiques ou chimiques (fixateurs) qui tuent les
cellules mais visent à préserver au maximum leurs caractéristiques
morphologiques et biochimiques.
• Le matériel est prélevé de
différentes façons. Le matériel histologique peut être obtenu par biopsie (Ggr bios
vie ; opsis vue) (directe comme
pour la peau, le muscle ou avec endoscopie pour les organes des appareils
respiratoire, digestif, urinaire), par ponction
à l’aiguille (comme pour les liquides pleural, péritonéal, articulaire,
pour les ganglions, les seins, la moelle osseuse). Le matériel histologique
peut aussi provenir d’une pièce
opératoire, d’une autopsie ou de
la dissection d’organe en
expérimentation animale.
• La microdissection permet
d’intervenir sur un seul type cellulaire. L’utilisation de systèmes de
microdissection utilisant un faisceau laser permet de recueillir des cellules
dont les protéines, les ARN et l’ADN sont intacts et susceptibles d’être
analysés.
1.1.2 L’utilisation de la microscope occulaire :
1-1.2.1- La microscope
La microscopie est l'examen de base avant toute autre technique. Le travail d’anatomie pathologie est impossible sans la microscope. Il est donc important d'apprendre à l'utiliser correctement, d'en comprendre les limites et de savoir ce qu'il faut faire pour le maintenir en bon état. Le microscope que vous allez utiliser est un microscope optique. 11 faut savoir le nom de certains de ses éléments :
1.Le tube. Le tube et le prisme sont souvent appelés la tête du microscope. Elle est généralement inclinée vers l’utilisateur pour faciliter les observations: on dit alors que le microscope est à l’incliné. Des prismes en verre poli
sont placés d l'intérieur, ce qui permet de détourner les rayons lumineux afin que l'image, atteigne la vue de l'observateur.
2 : L'oculaire est situé d I'extrémité du tube prés de l œil. La plupart des microscopes optiques sont équipée d'une tête binoculaire, c'est‑à‑dire qu'ils ont deux oculaires ‑ un pour chaque œil. Certains n’ont cependant qu'un oculaire, on les appelle microscopes monoculaires.
L'oculaire L'oculaire glisse à frottement doux dans la partie supérieure du tube d'observation. C est à travers lui que l'observateur regarde. Le grossissement de l'oculaire figure sur la partie qui sort du tube. Le grossissement est le coefficient de multiplication agrandissant l'image produite par l'objectif. Ainsi, avec un oculaire 7 x et un objectif d immersion 100 x, le grossissement total est de 7 x 100 = 700 (la préparation observée est agrandie 700 fois). Le grossissement varie avec l'oculaire. Pour la recherche du paludisme, les oculaires 7 x sont les mieux adaptés. On peut également employer un oculaire 6 x mais les oculaires 10 x sont déconseillés.
Les oculaires équipant les microscopes binoculaires sont spécialement conçus pour eux. Sur le bord est inscrit <<x7P>> ce qui veut dire qu'il s'agit d'une paire d'oculaires dont le grossissement est de 7 x.
3 :
Le prisme
4. Objectif. Un certain nombre d'objectifs de grossissement différent sont vissé à la tourelle revolver du microscope. Elle peut tourner, ce qui permet d'augmenter ou de diminuer le grossissement.
Tous les é1éments du microscope sont importants, mais il faut faire particulièrement attention aux objectifs ‑ les lentilles inférieures. Ces lentilles sont de très grande qualité et doivent être manipulées avec beaucoup de précautions. Parfois les lentilles sont collées et il faut éviter d'employer des solvants comme l'alcool concentré ou I'acétone qui pourraient dissoudre la colle.
Les objectifs sont désignés par leur grossissement qui est marqué sur le coté. Le microscope que vous allez utiliser dispose des objectifs suivants : fois 10 (10x) fois 40 ; fois 100 x (cet objectif est souvent appelé l objectif d’immersion à l'huile ; il porte parfois un anneau rouge ou noir pour pouvoir être reconnu plus facilement).
La distance entre l'objectif et la préparation varie suivant le grossissement de l'objectif. La distance frontale est la distance qui sépare la lentille frontale de la préparation posée sur la platine après la mise au point. Plus l'objectif a un fort grossissement, plus la distance est faible. Pour les objectifs courants, les distances frontales sont habituellement les suivantes (variables avec le fabricant). 10x 15,98 mm ; 40 x 4,31 mm ; l00x 1,81 mm (objectif d immersion).
5 : La platine mobile à crémaillères. La platine mobile maintient la lame et permet de la déplacer vers l'avant, vers I'arrière et vers les cotés. Il y a parfois une échelle graduée sur deux cotés de la platine pour indiquer 1'étendue des déplacements. Elle est appelée “ échelle de Vernier>> ; grâce à elle vous pourrez repérer une partie de la préparation que vous souhaitez réexaminer ultérieurement ou montrer de votre superviseur.
6. Le condenseur (avec diaphragme et iris) Le condenseur est composé d'un certain nombre de lentilles. Il concentre la lumière du miroir ou de la source électrique, au centre du champ. Vous pouvez faire monter ou abaisser le condenseur pour donner un éclairage maximal ou minimal. Dans le condenseur se trouve le diaphragme d’iris. Il permet, au moyen d'un levier, de régler la quantité de lumière passant d travers le condenseur. Il se compose d'un certain nombre de fines lames de métal imbriquées.
La porte filtre et le filtre bleu Sous le diaphragme d’iris est placé la porte filtre. C est la que l'on place le filtre bleu lorsque l'éclairage est fourni par une source électrique. Son effet est de rendre le champ blanc, qui sans lui serait alors jaune.
7. Le miroir Le miroir sert à diriger la lumière de la source vers le champ. Il a deux faces. L'une est plane et est utilisée avec le condenseur. L'autre est concave, elle joue le rôle du condenseur qui alors n'est pas utilisé.
Remarque: Certains microscopes sont munis d'un système d'éclairage incorporé. Ils n’ont donc pas de miroir mais sont équipés d'un prisme qui dirige la lumière de la source lumineuse vers 1'ensemble des lentilles, objectifs et oculaires. D'autres ont un éclairage que l'on peut remplacer au besoin par un miroir. Trop de lumière ou pas assez rendent 1'examen des préparations difficile.
8. La potence La potence est le support rigide du tube et de la platine. Elle est solide et peut servir de saisir le microscope pour le transporter. Toutefois, il est recommandé de soutenir le microscope par le pied avec l'autre main. Quelle que soit la forme du pied du microscope (d'habitude en U ou rectangulaire), il doit reposer sur une paillasse ou une table plate et stable. Il est fondamental que le microscope reste immobile pendant l'utilisation.
On remarque un pas de vis à la face inférieure du pied. Il sert d visser le microscope dans sa boite pour le transport.
9. Les deux vis ‑ vis de mise au point rapide et vis micrométrique ‑ servent de mettre au point l'image de la préparation. La vis de mise au point rapide entraîne des déplacements rapides et relativement importants de la platine (et donc de la préparation) ; la vis, micrométrique produit de très petits déplacements et permet la mise au point fine de l'image avec les objectifs de fort grossissement.
En faisant la mise en point c’est tres facile de casser une préparation precieuse. Donc la procédure normale est d'utiliser d'abord la vis de mise au point rapide, tout en observant la préparation en mettant l’objectif proche à la preparation. Puis faire , monter (eloigner) l’objectif de la preparation en regardant par l’oculaire jusqu'à ce que on voit clairement. Ne jamais viser le mise au point rapide vers la preparation en regardant par l’oculaire.
Grâces d’un peu de soin et de bon sens, le microscope peut fonctionner pendant de nombreuses années.
Elimination de la poussière et de la graisse
Quand le microscope n'est pas utilisé pendant la journée, il doit être recouvert d'un torchon propre ou d'une housse en plastique pour protéger les lentilles de la poussière ambiante. Pendant la nuit, ou s'il reste inutilisé pendant de longues périodes, le microscope sera rangé dans sa boite soigneusement fermée. Afin de protéger les objectifs, amener l'objectif 10 x dans l'axe de l'oculaire.
Les objectifs et les oculaires sont facilement souillés de traces d'huile ou de graisse venant des cils ou des doigts au cours de l'utilisation du microscope. Il faut les nettoyer avec du papier spécial pour optique ou un chiffon en coton très doux.
L'objectif d’ immersion doit être nettoyée après chaque usage.
Comment éviter le développement de moisissures :
Sous les climats chauds et humides, les moisissures se développent facilement sur les lentilles et les prismes. Il arrive qu'elles entraînent un gène, ou même rendent le microscope inutilisable. Les lentilles devront être de nouveau polies par le fabricant, ce qui confite très cher et peut prendre plusieurs mois.
Les moisissures ne peuvent pas se développer sur le verre en atmosphère sèche, il faut donc s'efforcer le plus possible de conserver le microscope dans un endroit sec quand il n'est pas utilisé. On peut employer l'une des méthodes suivantes:
Garder le microscope dans une pièce constamment sous air conditionné ou mettre le microscope dans une armoire “chauffante>>, c'est‑à‑dire dans une armoire étanche à l'air ou une ampoule de 25 watts sont constamment allumées.
Mettre toutes les lentilles et les prismes dans un coffre étanche ou un dessiccateur ou l'air est maintenu sec grâce à du gel de silice (actigel). Le gel de silice est un agent déshydratant: c'est un composé qui a la propriété d'absorber l'humidité de l'air. Il peut contenir un indicateur coloré: le gel est alors bleu quand il est actif et rose quand sa capacité maximale d'absorption est atteinte. On peut le réactiver en le chauffant: il redevient bleu au fur et à mesure de sa réactivation. Une fois refroidies, le gel de silice peut être remis dans le coffret étanche.
Dans les endroits sans électricité mais ou l'on dispose d'un réfrigérateur à pétrole, mettre la boite du microscope sur une petite étagée à 20 ou 30 cm au‑dessus de 1'échappement d'air chaud du refrigerateur. La boite sera alors maintenue suffisamment chaude et sèche pour empêcher tout développement de moisissures sur les lentilles du microscope.
Lorsque l'on transporte le microscope, il est important de s'assurer qu'il est bien maintenu dans sa boite. Le meilleur moyen est d'employer le dispositif de fixation qui permet de visser le pied du microscope à la boite.
1.1.2.4 Les coupes à congélation sont des coupes de tissus frais
congelés réalisés sur un microtome refroidi à -20°C (cryostat). Après la coupe,
les lames sont directement observées après coloration. Cette technique permet
la réalisation d'examens extemporanés per-opératoires. En évitant la fixation
du tissu et son inclusion en paraffine, elle permet également de conserver
l'intégrité des sites antigéniques et des acides nucléiques. Les coupes en
congélation sont donc fréquemment utilisés en immunohistochimie et en biologie
moléculaire (hybridation in situ) et pour l'examen extemporané. Cependants ils
sont plus epais qui rend la lecture plus difficile.
1-1.2.5 La cytologie des liquides (liquide céphalo-rachidien,
liquide pleural ou péritonéal), des appositions de tumeurs ou de ganglions et
des frottis (frottis cervico-vaginaux) est une technique plus facile et plus
rapide mais qui donnent moins d’information. Les cellules contenus dans le
liquide sont projetées sur une lame par centrifugation (cytocentrifugation)
puis colorées. Lors d'une apposition, le surface coupé est déposées sur une
lame en apposant le prélèvement sur la lame. La cytologie hématologique est
etudié quand un frottis du sang est séchée à l'air puis colorée par le
May-Grunwald-Giemsa (MGG). Les autres cytologies peuvent être colorés par le
MGG, par la coloration de Papanicolaou (frottis cervico-vaginaux) ou par
d'autres colorations (PAS, Gram).
Pour rendre visible ce que l’on veut observer, il est nécessaire de
mettre en œuvre des techniques diverses (préparation des échantillons) que l’on
applique au matériel. Pour l’observation en MO ou en ME, les coupes examinées
sont le fruit de procédures techniques qui requièrent plusieurs étapes
successives : fixation, inclusion, coupe, coloration, montage.
• La fixation a pour but la
conservation des structures (donc la mort cellulaire) et le durcissement des
pièces. Elle doit se faire immédiatement après le prélèvement, par immersion du
matériel dans un grand volume de liquide fixateur. Les liquides fixateurs les
plus utilisés sont le formol ou le liquide de Bouin (mélange de formol et
d’acide picrique). La durée de la fixation varie selon le volume des
prélèvements (de quelques heures pour un petit fragment biopsique à plusieurs semaines
pour un cerveau humain entier).
• L’inclusion a pour but de
permettre la réalisation de coupes fines et régulières. Le milieu d’inclusion
le plus utilisé est la paraffine. Comme la paraffine est hydrophobe, le
prélèvement doit d’abord subir une déshydratation (par immersion dans des bains
d’alcool de degré croissant puis dans des bains de toluène ou xylene) avant
d’être coulé dans un moule contenant de la paraffine fondue par chauffage et
devenue liquide, qui infiltre alors toute la pièce. Après refroidissement, on
se trouve en présence d’un bloc de paraffine, dur, à l’intérieur duquel la
pièce prélevée est
incluse. Dans certains cas, on utilise d’autres milieux d’inclusion
(celloïdine, résines plastiques, etc.).
• Les coupes du bloc de
paraffine sont faites avec un microtome (gr. petite coupe) permettant de
réaliser des tranches de section (coupes) de 5 à 15 µm (microns (1000
microns = 1mm)) d’épaisseur. Les coupes sont recueillies sur des lames de
verre.
• Les colorations réalisées
sur lames, accentuent les contrastes pour mieux reconnaître les différents
éléments de la préparation. Comme les colorants sont en solution aqueuse, les
coupes doivent d’abord subir une réhydratation. Celle-ci est effectuée après
déparaffinage des coupes (par des bains de xylène) en immergeant les lames dans
des bains d’alcool de degré décroissant puis dans l’eau distillée. Les
colorations les plus fréquemment utilisées associent deux ou trois colorants
différents : l’Hématéine-Eosine (H.E.) associe l’hématéine qui colore les
noyaux en violet et l’éosine les cytoplasmes en rose. De nombreuses colorations
spéciales (dites signalétiques) permettent de visualiser différentes structures
ou composants des tissus.
• Le montage. Après avoir subi
une déshydratation (par bains d’alcool de degré croissant puis bains de
toluène), les coupes colorées sont montées entre lame et lamelle avec une
résine synthétique dont l’indice de réfraction est voisin de celui du verre
(DPX). On dispose alors d’une « préparation microscopique » (simplement appelée
« lame » dans le langage courant) prête à être observée au MO.
La technique dite « standard » de ME est analogue dans ses principes à
celle de MO, mais les modalités précises diffèrent.
• La fixation se fait
habituellement dans de la glutaraldéhyde tamponnée et est suivie d’une
post-fixation à l’acide osmique.
• L’inclusion se fait dans une
résine synthétique type Epon ou Araldite, après que les fragments ont été
déshydratés dans les alcools et dans l’oxyde de propylène.
• Les coupes ultrafines des
blocs sont réalisées grâce à un ultramicrotome qui permet d’obtenir des coupes
ultrafines d’environ 80 nm d’épaisseur. Les coupes sont recueillies sur des
grilles de cuivre. Avec le même ultramicrotome, on peut faire des coupes
semi-fines, observables en MO et permettant de guider le choix des zones à
étudier en ME.
• Le contraste des coupes
s’effectue habituellement avec de l’acétate d’uranyle (contrastant les
nucléoprotéines : noyau, nucléole, ribosomes) et des sels de plomb comme le
citrate de plomb (contrastant les membranes).
Les techniques histochimiques sont basées sur des réactions biochimiques
qui permettent de mettre en évidence in
situ, dans les cellules ou dans les tissus, différents constituants
(lipides, glucides, protéines, acides nucléiques, métaux, etc).
La présence d’enzymes (phosphatases, par exemple) peut être décelée par
leur action sur un substrat fourni au cours de la technique histoenzymologique,
permettant d’obtenir un produit secondairement révélé par coloration.
L’immunohistochimie (ou immunocytochimie) consiste à détecter dans les
tissus ou les cellules, le site de la liaison d’un anticorps spécifique avec la
protéine contre laquelle il est dirigé.
La lectinohistochimie (ou lectinocytochimie) repose sur l’utilisation de
lectines, protéines d’origine animale, végétale ou bactérienne, capables de
reconnaître et de se lier à des copules hydrocarbonées des composants
cellulaires, notamment des sucres du cell-coat revêtant les membranes
plasmiques. Les lectines sont spécifiques d’un sucre donné.
L’hybridation in situ (HIS)
détecte et localise des séquences d’ADN ou d’ARN. Elle utilise des sondes
d’acides nucléiques qui mettent en évidence et localisent, dans des cellules ou
des tissus, des séquences d’acides nucléiques complémentaires de la sonde par
leurs bases. L’HIS est un outil incomparable pour étudier l’expression des
gènes.
Il faut produire une image de la préparation devenue observable, afin de
pouvoir la regarder. La production des images est liée à la mise en œuvre de moyens
optiques (loupes, microscopes) qui augmentent le pouvoir séparateur de l’œil
humain (0,2 mm environ) et permettent d’analyser des structures très petites.
Le microscope optique (ou photonique), le plus courant, utilise la
lumière visible. La lumière peut être remplacée par une autre source lumineuse
: rayons ultraviolets (microscope à fluorescence), faisceau d’électrons
(microscope électronique à transmission ou à balayage) ou source laser
(microscope confocal à balayage laser).
Le pouvoir séparateur du microscope va de 0,2 µm pour le MO à
0,2 nm (nm = un angstrom = un dix-millieme de micron = 10-4 micron)
pour le ME. L’observation microscopique requiert une bonne connaissance de
l’échelle des grandeurs : le diamètre d’un globule rouge (environ 7,5 µm) et l’épaisseur d’une membrane plasmique (environ 7 nm) sont des
références courantes.
Associée à l’observation au microscope, la photographie et le cinéma
permettent de conserver les images. La vidéo permet actuellement d’exploiter au
mieux l’information visuelle : l’image peut ainsi être observée, communiquée,
mesurée, archivée, éditée. Les signaux, captés par un détecteur, peuvent être
transmis à un système informatique pour être analysés, amplifiés et/ou
numérisés. La numérisation des images permet leur stockage, leur archivage et
leur transmission à distance par ordinateur.
Elle s’applique
à l’analyse de cellules en suspension (naturellement, comme les cellules
sanguines ou dissociées à partir de tissus). Les cellules mises en suspension
dans un flux liquidien passent rapidement une à une devant un faisceau laser.
Le cytomètre en flux permet de mesurer la taille des cellules, leur granularité
ou l’intensité d’un marquage cellulaire par un fluorochrome. Ceci c’est la base de l’enumeration
automatique des globules blanches et rouges.
Il ne suffit pas d’observer les images produites par les microscopes,
encore faut-il les interpréter. L’interprétation donne une signification aux
images observées, détecte la présence d’une structure, d’une molécule, d’une
fonction chimique et permet de les localiser dans la cellule, le tissu,
l’organe ou l’organisme. L’interprétation est basée sur des processus de
reconnaissance de formes, de contrastes, de couleurs, souvent combinés de façon
peu dissociable dans des processus de reconnaissance plus globale de « formules
», de « patrons » ou de l’architecture. Parmi les difficultés d’interprétation,
les plus élémentaires tiennent aux incidences de coupe et aux artéfacts.
Les images observées sont situées dans un plan ; elles font partie d’un
monde imaginaire à deux dimensions, à partir duquel il faut restituer le monde
réél à trois dimensions. Dans certains cas, on oriente le bloc par rapport au
plan de coupe, mais le plus souvent les structures sont coupées selon une incidence
due au hasard.
Il faut se méfier des artéfacts, images artificielles créées par la
technique. Dans une préparation histologique de routine, il peut exister des
artéfacts de prélèvement (pinces, ciseaux, coagulation, gelures), de fixation
(dessèchement, retard de fixation, fixateur trop ou trop peu concentré),
d’inclusion (vides artificiels dus à la rétraction des cellules ou des tissus),
de coupe (stries de rasoir, coupes trop épaisses ou trop minces), de collage
(décollements, plis et replis de la coupe), de montage (bulles d’air entre la
lame et la lamelle), de coloration (empâtements, dépôts, taches de colorant).
Dues à des imperfections des moyens optiques d’observation, comme les
aberrations de sphéricitén ou les aberrations chromatiques, les déformations
des images peuvent être rapprochées des artéfacts.
La mauvaise préservation des tissus est fréquente en histologie humaine,
qu’il s’agisse de prélèvements biopsiques ou per-opératoires (retard de
fixation, tissus situés à proximité de zones pathologiques) ou surtout de
prélèvements post-mortem (autopsies tardives).
La cellule est l’unité de base structurale et fonctionnelle des organismes complexes. Bien que les cellules adoptent une multitude de caractéristiques morphologiques et se spécialisent pour accomplir leurs fonctions, elles possèdent suffisamment de caractères communs pour qu’on puisse en faire une description générale.
Toute cellule possède une membrane limitant, la membrane plasmique a l’intérieur de laquelle se trouve le protoplasme semi-fluide. Le protoplasme se divise en deux compartiments : le cytoplasme renferme organites et inclusions et le noyau qui contient l’information génétique ont la coordination de nombreuses activités cellulaires.
Le cytoplasme est entrourne de la membrane plasmique (ou membrane cellulaire) un bi-couche de phospholipides associes à des protéines. La membrane plasmique est une barrière sélective et joue un rôle dans le transport des matériaux vers l’intérieur de la cellule, dans l’adhésion et la communication entre cellules.
De nombreux organites nécessaires aux fonctions cellulaires se trouvent dans le cytoplasme mais ne peuvent se voir qu’au microscope électronique. Parmi eux il y a :
Les mitochondries – qui produisent l’énergie au métabolisme cellulaire. Le réticulum endoplasmique – un système de tubules et de vésicules associées qui joue un rôle (avec les ribosomes) dans la synthèse et les modifications des protéines destinées a l’appareil de Golgi. Les ribosomes – contiennent d’ARN et sont ronde mais fendue au centre. L’ARN messager, venant du noyau puisse être « lu » dans ces ribosomes qui donc sont stimules à former des complexes, les polysomes, responsable de la synthèse protéique. L’appareil de Golgi – modifie les protéines les concentrer et emballer dans les vésicules. Les lysosomes – sont les petites vésicules sphériques contenant une variété d’enzymes hydrolytiques a digérer les organites vieillis ou endommages ou des corps étrangers phargocytes par la cellule.
Structure ronde ou ovoïde occupe généralement le centre de la cellule est forme d’une enveloppe nucléaire renfermant le nucleoplasme, la chromatine (filaments d’ADN) et les nucléoles (structure sphérique qui est la région ou se forment l’ARN et les ribosomes.
La division cellulaire ordinaire s’appelle mitose. Les cellules germinales utilisent une variante de ce processus connue sous le nom de méiose.
1.3 Cytologie : Definition :La cytologie est une methode d'etude de prelevements cellulaires faits à visée diagnostique pour laquelle la correlation avec l'histologie et la clinique a permis d'etablire des regles de concordance diagnostique fiables.
1.3.1 Type de prélèvement
- Cytoponction : Gynécologie, thyroide, cytoponction de sein ou d'organes pleins
- Liquides: séreuses ( plèvre, péritoine ), Lavage Bronchoalvéolaire ( LBA ), Liquide Céphalorachidien ( LCR ), liquide articulaire, crachats, urine etc..
- Frottis : Exfoliation, par spatula ou brossage. Surtout col uterine.
- Empreints : impression d’une masse coupe en deux sur une lame.
1.3.2.Principes
généraux des prélèvements
1. Exfoliation:
Exfoliation des épithéliums de surface : exagération du mécanisme physiologique d'élimination des cellules vers la surface
Prélèvements : Ecouvillon, spatule, brosse amplifient l’exfoliation naturelle
Étalements:
2.
Cytoponctions, des organes pleines.
Avec une aiguille 21g (verte) sur une syringe de 10cc on introduit 5ml d’air (pour permettre l’expulsion facile des prélèvements). Nettoyer la peau, fixez la lésion avec la main non dominante. Avancer le point de l’aiguille au centre de la lésion et donner 2-4ml d’aspiration. Faites plusieurs traversées de la lésion jusqu'à ce que une goutte de sang soit visible dans la syringe, puis arrêter l’aspiration et enlever l’aiguille. (C’est l’action capillaire qui amene les cellules dans l’aiguille, donc avec les tissus vasculaire comme le thyroide on peut utiliser une aiguille sans syringe.)
Etallez l’echantillon sur une lame avec le point de laiguille (en spirale, ou ondulations ou si il y a beaucoup de sang, avec une autre lame comme pour une frottis du sang). Sechez dans l’air. Trempez en alcool a 95% pour la fixation. Faites une coloration.
3. Cellules en suspension dans un liquide: Cytocentrifugation:
Epanchements des séreuses, LCR , liquide articulaire, urine, crachats etc.
4. Aspiration de secretions endocavitaires : Secretions: bronchiques
5. Empreints : impression d’une masse coupe en deux sur une lame
1.3.3.Cytologie
- preparation des etalements
Etalement direct
(en haut)
Par filtration (Cellulose) (sous ou sans vide)
1.3.4.Fixation principe:
Maintenir les structures et éviter leur
dégradation : digestion enzymatique
Observation de cellules mortes dont les composants sont dénaturés mais
préservés de façon reproductible
Dessication: Deshydrate et évite l’autolyse
Hématologie
Coloration: May Grunwald Giemsa (ou bleu de methylene ou….)
Fixateurs denaturant: Principe: deshydrate le tissu, change la structure tridimensionnelle des proteines
Alcool: Ethanol ( C2H5OH ), Ethanol dénaturé (
méthylé ), Méthanol ( CH3OH ), Isopropanol ( ( CH3 )2 CHOH )
Alcool, Acétone: enlève des lipides
Alcool, Acide Acétique: Génétique
Types de fixateurs
-Alcool 95%
-Alcool méthylé 99%
-Fixateurs couvrant :Alcool méthylé 100 ml
Polyethylène glycol 400 11 ml
Acide acétique glacial 0,5 ml
-Carnoy: chloroforme, alcool, acide acétique glacial
Fixateurs additifs: Définition: Réagit chimiquement avec les proteines pour eviter leur degradation.
Formol 10%, Formol Alcoolique, Vapeurs de formol, Formol neutre, Bouin: = Acide picrique 75 ml, Formol 25 ml , Acide acétique 5 ml
Effet de la fixation sur la morphologie est la tendence de retrecissement des cellules.
1.3.5.Colorations types: 1. Giemsa: ( dessication ) , hématologie, 2. Papanicolaou: fixation , frottis, liquides. 3. Agents pathogènes: Gram Weigert , Grocott , Ziehl 4. Histochimiques: H & E, PAS , ORO , Perls 5. Immunochimiques: 6. Hybridation in situ:
On reconnaît, dans l’organisme, différents niveaux d’organisation
structurale qui correspondent, en allant du plus complexe vers le plus élémentaire,
aux systèmes et appareils, aux organes, aux tissus, aux cellules,
aux organites, aux molécules.
Ces différents
niveaux d’organisation structurale de l’organisme sont couverts par des
disciplines distinctes dont les champs se recoupent en partie (anatomie,
histologie, biologie cellulaire, biologie moléculaire, biochimie, etc).
L’anatomie décrit des systèmes (nerveux)
et appareils (digestif,
respiratoire, urinaire, etc) et des organes
(le cœur, la rate, le foie, l’estomac, etc) macroscopiquement individualisés.
Les organes sont faits de différents tissus. Les tissus représentant le premier niveau d’organisation
supra-cellulaire. La cellule est
l’unité élémentaire de vie. Tissus et cellules se situent à l’échelle de la MO
et, pour l’étude des organites cellulaires,
la ME est indispensable. Les molécules entrent
dans le champ de la biochimie, de la biologie moléculaire, de l’histologie
moléculaire.
Un ensemble des cellules de forme et fonction semblable.
Les tissus sont des ensembles coopératifs de cellules différenciées qui
forment une triple association, territoriale, fonctionnelle et biologique.
Les tissus sont
exclusivement constitués de cellules et de MEC. Seules varient d’un tissu à
l’autre la nature des cellules, la composition moléculaire de la MEC et la
proportion relative des cellules et de la MEC.
En effet, les tissus forment habituellement des ensembles
topographiquement bien individualisés, souvent même par une limite précise comme
par exemple la membrane basale (MB) qui sépare les epithéliums du tissu conjonctif sous-jacent ou
environnant.
Qu’il s’agisse d’un ensemble de cellules toutes semblables (comme la
plupart des tissus musculaires) ou de cellules différentes (comme par exemple
les neurones, les astrocytes, les oligodendrocytes,… constituant le tissu
nerveux du système nerveux central), un tissu remplit un rôle qui procède de
l’intégration cohérente quantitative et/ou qualitative de la fonction des
cellules qui le composent.
Le concept de tissu est inséparable de celui de différenciation et de
spécialisation fonctionnelle des cellules. Chez les métazoaires, la nécessaire
division du travail entre les diverses cellules constituant l’organisme a
conduit à la spécialisation de certaines cellules ou de certains groupes de
cellules dans telle ou telle fonction (contractilité, absorption, excrétion,
protection, réception sensorielle, etc). Cette spécialisation fonctionnelle est
sous-tendue par une différenciation cellulaire, d’abord moléculaire (expression
sélective de gènes se traduisant par la synthèse de protéines différentes),
puis morphologique (se traduisant par l’apparition de structures différenciées,
comme les cils, les bordures en brosse, les vésicules de sécrétion, etc,
donnant lieu à des phénotypes différents).
Chaque tissu a des caractéristiques biologiques qui lui sont propres,
sous l’angle du renouvellement cellulaire, des contacts entre ses cellules, de
son comportement en culture de tissu, etc.
Les tissus se répartissent en 4 grandes familles : 1.les épithéliums, 2.
les tissus conjonctifs, 3. les tissus
Nerveux, 4. les tissus musculaires1. 5. Les populations
cellulaires libres et 6. la lignée germinale. Dans chacune de ces
familles de base, on distingue des tissus différents
1. EPITHELIUMS
Epithéliums de revêtement
Epithéliums glandulaires
2. TISSUS CONJONCTIFS
Tissu conjonctif lâche (= tissu
conjonctivo-vasculaire)
Tissu réticulaire
Tissus conjonctifs denses
Tissu adipeux
Tissu osseux
Tissu cartilagineux
3. TISSUS MUSCULAIRES
Tissu musculaire strié squelettique
Tissu musculaire strié cardiaque
Tissu musculaire lisse
4. TISSUS NERVEUX
Tissu du système nerveux central
Tissu du système nerveux périphérique
Les cellules de la lignée germinale siègent dans les gonades et assurent la conservation de l’espèce
A l’état normal, les cellules de la lignée germinale siègent uniquement
dans les gonades. Il s’agit des gonocytes primordiaux, des gonies (ovogonies et
spermatogonies), des gamètes (ovocytes I et II, spermatocytes, spermatides et
spermatozoïdes). On en rapprochera l’œuf fécondé (ou zygote).
La vie d’un organisme pluricellulaire repose de façon incontournable sur
la communication et les interactions entre les cellules qui le composent. Il
existe deux grands types de communication :
1) la communication verticale,
qui n’est autre que l’hérédité,
c’est à dire la transmission de parents à enfants des caractères de l’espèce et
des spécificités individuelles liées à la recombinaison et à la redistribution
des gènes qui s’opèrent pendant la gamétogénèse (méiose) et la fécondation ;
2) les communications horizontales,
qui s’effectuent à l’intérieur d’un même individu et qui, pour l’essentiel,
correspondent soit aux contacts directs
entre cellules (molécules d’adhérence et systèmes de jonction
cellule-cellule), soit à l’action de molécules de signalisation. Les molécules de signalisation sont plus ou
moins diffusibles, synthétisées et sécrétées par différents types cellulaires
(en particulier dans le système nerveux, les régulations hormonales, les
processus immunitaires, l’hématopoïèse) et se lient après un trajet plus ou
moins long à des récepteurs membranaires,
cytoplasmiques ou nucléaires de cellules-cibles, capables de les reconnaître.
Dans ces différents modes de communication horizontale, la matrice extra-cellulaire (MEC) joue un rôle de premier plan. En
effet, comme elle emplit l’espace entre les cellules, la MEC est impliquée
aussi bien dans les contacts directs entre cellules que dans l’action des
diverses molécules de signalisation. L’identification et la localisation
précise des différentes molécules présentes dans la MEC (essentiellement
protéiques et glycoprotéiques) permet de concevoir les interactions entre
cellules et entre cellules et MEC, à l’œuvre dans de très nombreux processus
embryologiques, physiologiques et pathologiques.
La MEC est présente à tous les niveaux de l’organisme, mais son abondance
et sa composition varient selon les tissus : très abondante dans les tissus
conjonctifs lâches, particulière dans les tissus osseux et cartilagineux, très
pauvre entre les cellules épithéliales.
Les principales macromolécules de la MEC sont des polysaccharides (glycosaminoglycanes et protéoglycanes) et des protéines fibreuses, de structure
(collagènes et élastine) ou d’adhérence (fibronectine et laminine), jouant un
rôle important dans les interactions cellule-cellule et cellule-MEC.
La fibronectine est une glycoprotéine extra-cellulaire ubiquitaire. Elle
est présente sous forme soluble (sécrétée par les hépatocytes et les cellules
endothéliales) dans les liquides de l’organisme et sous forme insoluble dans la
MEC, où elle est sécrétée par les cellules mésenchymateuses (en particulier les
fibroblastes) et par certaines cellules épithéliales. Elle présente de nombreux sites de liaison pour des
protéines de la MEC (comme le collagène, la thrombospondine), des récepteurs
membranaires (tels que les intégrines), des protéines du sang circulant (comme
la fibrine), des glycosaminoglycanes (comme l’héparine et le
chondroïtine-sulfate).
La fibronectine, en plus de son rôle de molécule majeure de l’adhérence
cellulaire avec le tissu conjonctif, intervient dans la communication
cellulaire. Fibronectin est souvent deficient chez les malnourris.
Dans un but de simplification, les termes de « membrane basale » et de «
lame basale » sont considérés comme synonymes.
La distribution topographique des MB est ubiquitaire : une MB se trouve à
l’interface entre la face basale des cellules épithéliales et la MEC
sous-jacente, mais également autour des adipocytes, des cellules musculaires,
des cellules de Schwann, de certaines régions des astrocytes, etc. Visible en
MO sous la forme d’un trait rouge (après coloration par le PAS) ou noir (après
imprégnation argentique) surlignant le pôle basal des cellules épithéliales, la
MB apparaît en ME sous la forme d’un fin feutrage de filaments irréguliers
s’orientant dans les trois plans de l’espace. Elle est constituée de 3 couches
superposées de la membrane plasmique vers la MEC, successivement : la lamina rara, transparente aux électrons,
la lamina densa et la lamina reticulata. L’aspect
morphologique, la composition moléculaire, l’épaisseur des MB varient selon les
types cellulaires.
• La famille des collagènes IV est
caractéristique des MB où ils forment un réseau stable de polymères.
• Des constituants extrinsèques,
comme la fibronectine, participent à la constitution des MB.
• En regard de la MB, la surface
cellulaire présente de nombreux récepteurs à des molécules de la MEC : en
particulier, des récepteurs à la fibronectine (intégrines), des récepteurs à
l’acide hyaluronique (comme le CD44), des récepteurs à de nombreuses cytokines.
En plus de leur rôle de structure (ancrage des cellules dans le tissu
conjonctif), les MB interviennent dans de nombreux processus physiologiques.
Selon leur localisation, les MB peuvent déterminer des barrières physiologiques
avec le milieu extérieur (au niveau des épithéliums de revêtement) ou avec le
compartiment vasculaire, ou peuvent jouer un rôle de filtre sélectif (comme au
niveau de la barrière glomérulaire). Enfin, les MB ont un rôle important dans
la détermination de la polarité et de la différenciation cellulaires (tout
particulièrement au niveau des cellules épithéliales) ainsi que dans les
processus de réparation tissulaire, où elle sert de support à la migration
cellulaire.
La matrice péri-cellulaire est la zone de transition entre le revêtement
cellulaire (cell coat ou glycocalyx) et la MEC. A son niveau, les ectodomaines
des glycoprotéines, protéoglycanes et glycolipides de la membrane plasmique se
trouvent entremêlés avec de l’acide hyaluronique et une variété de
glycoprotéines et protéoglycanes de la MEC.
Selon sa composition moléculaire, la MEC joue différents rôles
physiologiques (architecture, soutien mécanique, nutrition, stockage
moléculaire, support des migrations cellulaires, etc...). Les différents
composants de la MEC sont dégradés par différents protéinases (en particulier,
les métalloprotéinases et le système plasmine/activateurs du plasminogène). Le
renouvellement de la MEC est déterminant dans la croissance, le développement
ou la réparation des tissus, mais intervient aussi dans de nombreux processus
pathologiques (cancérogénèse, inflammation, etc).
Les molécules d’adhérence cellulaire (Cell Adhesion Molecules, CAM) sont
des glycoprotéines transmembranaires qui assurent 1) la reconnaissance
(communication) spécifique entre deux cellules ou entre cellules et MEC, 2)
l’adherence - la formation de contacts stables entre deux cellules ou entre une
cellule et la MEC, 3) la transmission de signaux capables de modifier le
comportement de la cellule avec son environnement.
Les molécules d’adhérence jouent un rôle important : 1) au cours du
développement embryonnaire, 2) chez l’adulte normal, pour la maintenance des
épithéliums et la réparation tissulaire, 3) dans certains processus
pathologiques, comme l’inflammation ou le cancer.
Les CAM correspondent à 4 superfamilles multigéniques codant pour des
glycoprotéines transmembranaires regroupées selon leurs caractéristiques
structurales : les intégrines, les cadhérines, les sélectines, les
immunoglobulines. D’autres molécules interviennent dans les interactions
cellules et MEC, comme les protéines CD 44 qui servent de récepteurs à l’acide
hyaluronique.
Les intégrines jouent un rôle essentiel dans la régulation de nombreuses
fonctions cellulaires : forme,
polarité, prolifération, migration, survie, différenciation, etc...
Les systèmes de jonction, identifiables en ME, sont de 3 types :
occludens, d’ancrage et communicantes. Les systèmes de type occludens et de
type communicant sont toujours des jonctions cellule-cellule alors que les
jonctions d’ancrage se rencontrent aussi bien entre deux cellules (zonula
adhaerens et desmosomes) qu’entre une cellule et la MEC (contacts focaux et
hémidesmosomes). Les jonctions en anneau (ou ceinture ou zonula) portent sur
tout le pourtour cellulaire, alors que les jonctions limitées sur des surfaces
membranaires sont dites de type macula.
Les zonula occludens (ou jonctions serrées, jonctions imperméables,
jonctions étanches, tightjunctions, jonctions occludens) s’établissent entre
les cellules épithéliales où elles déterminent une barrière physiologique entre
les compartiments extérieur et intérieur de l’organisme. Au niveau des zonula
occludens, les membranes cytoplasmiques des cellules adjacentes fusionnent le
long de crêtes (ou fibrilles) linéaires formées par une succession de protéines
intra-membranaires engrenées les unes avec les autres à la façon d’une
fermeture éclair. Ces lignes de fermeture (ou
crêtes jonctionnelles ou chaines de scellage) sont plus ou moins
nombreuses et s’entrecroisent de façon variable, constituant un réseau plus ou
moins dense, et donc une barrière plus ou moins efficace.
Elles réunissent entre elles des cellules épithéliales adjacentes dont
elles font tout le tour. Les zonula adhaerens forment ces jonctions par
l’intermédiaire des cadhérines classiques, molécules transmembranaires
responsables d’une adhérence calcium dépendante.
Ce sont des structures en forme de disque d’environ 0,1 à 0,5 µm de diamètre et 100 nm d’épaisseur. Les desmosomes assurent les liaisons
intercellulaires par des molécules transmembranaires de la superfamille des
cadhérines (desmogléines et desmocollines).
Les jonctions communicantes (ou nexus ou gap-junctions) existent dans la
plupart des tissus de l’organisme (épithéliums, ostéocytes, cellules
myocardiques, cellules musculaires lisses, système nerveux, etc). Au niveau des
jonctions communicantes, les cellules adjacentes sont unies entre elles par des
petits canaux intercellulaires tubulaires. Chaque canal intercellulaire est
formé de l’aboutement de 2 hémi-canaux (ou connexons), chacun faisant partie de
la membrane de chacune des 2 cellules adjacentes. Ce passage peut être
visualisé par la micro-injection intra-cellulaire de traceurs fluorescents
(comme le Jaune Lucifer) dont on peut suivre la diffusion dans les cellules
voisines. L’ouverture des canaux intercellulaires est contrôlée par divers
facteurs, en particulier le pH et la concentration de Ca++ et d’AMP cyclique.
2.3.2 Les jonctions
cellule-MEC comprennent les contacts focaux et les hémidesmosomes
La face basale
des épithéliums de revêtement repose sur la MEC du tissu conjonctif sous-jacent
par l’intermédiaire d’une MB qui a un double rôle de soutien et de barrière
(filtration, diffusion, échanges,...).
De nombreux types cellulaires sécrètent des molécules de signalisation,
de nature biochimique variée, qui agissent à plus ou moins longue distance.
2.4.1 Les molécules de
signalisation sont de nature biochimique variée
Les molécules de
signalisation peuvent être hydrophobes, comme les stéroïdes traversant les
membranes pour activer leur récepteur intracytoplasmique, ou hydrophiles comme
les neurotransmetteurs et la plupart des hormones, activant alors des
récepteurs à la surface membranaire. La plupart des protéines constitutives des
récepteurs membranaires, après liaison avec leur ligand génèrent un signal
transmembranaire. Les molécules de signalisation les plus répandues entrent
dans les catégories suivantes.
2.4.1.1 Les anticorps
2.4.1.2 Les
neurotransmetteurs et neuromodulateurs
Les neurotransmetteurs sont, les uns, excitateurs, comme l’acétylcholine,
les acides aminés excitateurs (glutamate ou aspartate), des purines (ATP,
adénosine), les amines biogènes (sérotonine, histamine et catécholamines :
noradrénaline, adrénaline, dopamine) ; les autres, inhibiteurs, comme les
acides aminés inhibiteurs (GABA ou glycine).
Les neuromodulateurs sont des neuropeptides opioïdes (ou endorphines) -
agonistes endogènes naturels des récepteurs aux opiacés - et des neuropeptides
non-opioïdes (ocytocine, vasopressine, somatostatine, neuropeptide Y, etc).
2.4.1.3 Les hormones et
neurohormones
2.4.1.4 Le réseau des
cytokines
Les cytokines constituent un ensemble hétérogène de médiateurs protéiques
dont certains sont appelés interleukines (IL, initialement reconnus comme
médiateurs agissant entre les leucocytes), lymphokines (médiateurs produits par
les lymphocytes), interférons, facteurs stimulant les colonies (CSF), facteurs
de croissance, etc... Les cytokines sont produites par de nombreux types
cellulaires en réponse à un signal activateur. Les cytokines agissent sur des
cellules cibles en se fixant sur des récepteurs spécifiques, exprimés en
général en très faible densité sur différents types cellulaires, expliquant les
multiples activités biologiques des cytokines. Selon la localisation de la
cellule cible par rapport à la cellule sécrétrice, les cytokines peuvent avoir
une action autocrine, paracrine ou endocrine. Les récepteurs membranaires aux
cytokines sont classés en plusieurs groupes.
Ils induisent des signaux spécifiques à chaque cytokine et des signaux
communs aux différents stimuli.
• Les cytokines inflammatoires :
interleukines (IL-1, IL-6, IL-8, IL-10), Tumor Necrosis Factor (TNF),
• Les chémokines (ou cytokines
chémotactiques) - dont une quarantaine sont individualisées aujourd’hui - qui
ont la capacité d’attirer dans les tissus, lors du processus inflammatoire et
de la réponse de l’hôte à une infection, les leucocytes, pourvus de récepteurs
aux chémokines.
• Les cytokines anti-virales :
interférons (IFN) alpha, béta et gamma.
• La superfamille des TGF-béta (Transforming
Growth Factor-béta) incluant les Bone Morphogenetic Proteins (BMP).
• Les facteurs de croissance (ou
Growth Factors) sont extrêmement nombreux : CSFs (Colony-Stimulating-Factors ou
facteurs de croissance hématopoïétiques, comme l’érythropoïétine, la
thrombopoïétine, l’interleukine-3, le G-CSF, le M-CSF, le GM-CSF), EGF
(Epidermal Growth Factors), FGFs (Fibroblast Growth Factors), IGFs
(Insulin-like Growth Factors), PDGF (Platelet-Derived Growth Factor), VEGF
(Vascular Endothelium Growth Factor), la
famille des neurotrophines (dont le NGF ou Nerve Growth Factor), etc.
2.4.1.5 Les eicosanoïdes
Les prostaglandines, les thromboxanes, les prostacyclines, les leukotriènes
et les lipoxines font partie de
la famille des eicosanoïdes. Ce groupe de médiateurs locaux issus des
phospholipides membranaires dérivent de précurseurs (comme l’acide
arachidonique) formés après attaque enzymatique de phospholipides membranaires
par une phospholipase.
Les cellules épithéliales sont caractérisées par : 1) leur morphologie : les cellules épithéliales
prennent, du fait de leur étroite juxtaposition et de leur jointivité, une
forme pavimenteuse, cubique ou prismatique, au lieu de la forme grossièrement
arrondie des cellules libres, de la forme allongée des cellules musculaires ou
de la forme étoilée de certaines cellules comme les neurones, les astrocytes,
les fibroblastes ; 2) le développement considérable de leurs interactions cellule-cellule par
l’intermédiaire des molécules d’adhérence cellulaire et des systèmes de
jonction spécialisés qu’elles forment ; 3) leur polarité cellulaire très marquée ; 4) la présence de filaments
intermédiaires de
cytokératine dans leur
cytosquelette ; 5) les relations cellule-MEC qui s’effectuent, à travers la MB,
par l’intermédiaire de molécules
d’adhérence cellulaire et de systèmes
de jonction spécialisés.
La capacité des cellules animales à générer et maintenir une distribution
polarisée des composants de la surface cellulaire et des organites
intracellulaires est capitale pour leur capacité à fonctionner en réseaux
pluricellulaires. Pratiquement toutes les cellules possèdent un certain degré
d’asymétrie. La polarité cellulaire est particulièrement démonstrative dans les
cellules épithéliales qui bordent les cavités de l’organisme et l’exemple des
entérocytes est parmi les plus parlants.
Dans les cellules épithéliales humaines, les filaments intermédiaires
sont constitués par des polymères de kératine
(appelée aussi cytokératine). Des filaments intermédiaires de lamine se
trouvent à l’intérieur du noyau de toutes les cellules.
Le corps humain est entièrement limité par le revêtement cutané (la peau)
qui constitue une interface fondamentale entre l’organisme (« monde intérieur
») et le milieu extérieur (« monde extérieur »). A l’intérieur du corps,
existent de nombreuses cavités de plusieurs types : les unes représentent des
prolongements du monde extérieur à l’intérieur du corps (par exemple, les voies
aériennes, le tube digestif, les voies urinaires et les voies génitales), le
revêtement de ces cavités s’appelle une muqueuse
; les autres sont entièrement closes et correspondent soit aux cavités
cardio-vasculaires (dont le revêtement s’intitule endocarde pour le cœur et intima
pour les vaisseaux), soit aux cavités cœlomiques (cavités pleurales,
péritonéale et péricardique) dont le revêtement porte le nom de séreuse.
Tous ces ensembles tissulaires qui bordent la surface externe du corps et
ses cavités intérieures ont en commun d’être constitués par un épithélium de revêtement reposant par
l’intermédiaire de sa membrane basale sur une couche de tissu conjonctif
sous-jacent. A chaque type de localisation s’associe une terminologie différente
:
— l’épithélium de la peau s’appelle l’épiderme
et le tissu conjonctif sous-jacent le derme,
— l’épithélium de l’endocarde du
cœur et de l’intima des vaisseaux
s’appelle un endothélium et le tissu conjonctif sous-jacent la couche sous-endothéliale,
— l’épithélium d’une séreuse s’appelle
un mésothélium et le tissu conjonctif
sous-jacent la couche sous-mésothéliale,
— les muqueuses sont constituées d’un épithélium de revêtement reposant
sur du tissu conjonctif qui prend le nom de chorion.
Le plateau strié, situé au
pôle apical des entérocytes de l’épithélium intestinal, est constitué par un
grand nombre de microvillosités rectilignes de même calibre (0,1 µm), de même longueur (1 à 2 µm), disposées
parallèlement de façon très ordonnée. A la face externe de leur membrane
plasmique, le feutrage du glycocalyx est bien visible en ME. Ce dispositif
augmente considérablement la surface membranaire du pôle apical de la cellule
et, de ce fait, joue un rôle considérable dans les phénomènes d’absorption. Les
microvillosités du plateau strié contiennent en leur centre un important
faisceau de microfilaments parallèles d’actine maintenus ensemble par les
protéines de formation
du faisceau d’actine, principalement la fimbrine et surtout la villine.
Les termes de plateau strié et de bordure en brosse sont utilisés
indifféremment dans la littérature de langue anglaise, mais les auteurs
français réservent le terme de bordure
en brosse aux arrangements où les microvillosités sont habituellement plus
longues et moins régulièrement disposées que dans le plateau strié. La fonction
d’absorption est analogue à celle du plateau strié. Les cellules à bordure en
brosse les plus typiques sont celles du tube contourné proximal du rein.
3.2.2.2 Les stéréocils
correspondent à des microvillosités longues et flexueuses
Dans les stéréocils, les microfilaments centraux ne sont pas organisés.
Ainsi, les stéréocils, parallèles à leur base, deviennent très sinueux et
entremêlés à leur extrémité distale. Les cellules à stéréocils les plus
typiques sont celles du canal épididymaire et du canal déférent.
3.2.2.3 Les cils
vibratiles permettent à certains épithéliums de mettre en mouvement les
éléments du contenu de la cavité qu’ils bordent
Les cils sont surtout présents au niveau de l’épithélium des voies respiratoires
et de l’épithélium de certains segments des voies génitales (trompes utérines
chez la femme). L’appareil ciliaire comprend trois éléments : 1) le cil proprement dit, expansion
cytoplasmique en doigt de gant limitée par la membrane plasmique de la cellule
et contenant 9 paires de microtubules périphériques et une paire de
microtubules centraux, entourés d’une gaine ; on décrit de plus, les bras de
dynéine (externes et internes) qui portent l’activité ATPasique indispensable
au battement ciliaire, les liens de nexine et les ponts radiaires ; 2) le corpuscule basal, qui dérive des
centrioles, avec ses 9 triplets
de tubules périphériques sans tubules centraux ; 3) la racine ciliaire, reliant la base du corpuscule basal au
cytosquelette.
On peut rapprocher des cellules ciliées les cellules sensorielles (olfactives, vestibulaires, auditives,
photorécepteurs rétiniens) dont le pôle apical est le siège de dérivés
ciliaires plus ou moins sophistiqués qui témoignent de la double valeur
originelle du cil (moteur et sensitif).
3.2.2.4 Les sécrétions
polarisées des cellules des épithéliums de revêtement sont le plus souvent
exocrines
Certaines cellules des épithéliums de revêtement ont une fonction
glandulaire exocrines et se caractérisent morphologiquement par la présence de
vésicules de sécrétion accumulées à leur pôle apical. Il s’agit habituellement
de cellules glandulaires exocrines (muqueuses ou séreuses) isolées (glande
unicellulaire) ou groupées (glande intra-épithéliale, épithélium sécrétoire).
On doit également signaler la présence, dans certains épithéliums (du
tube digestif, par exemple), de cellules glandulaires endocrines (cellules
dites neuroendocrines) (voir plus loin).
3.2.2.5 La membrane
plasmique du pôle apical des cellules de l’urothélium est asymétrique
L’urothélium (épithélium des voies urinaires excrétrices, c’est-à-dire
des uretères et de la vessie) présente une différenciation très particulière au
de la membrane plasmique du pôle apical de ses cellules les plus
superficielles. Cette membrane est dite
asymétrique car l’épaisseur de son feuillet externe est proche du double de
celle de son feuillet interne. Les principales protéines du feuillet externe
sont les uroplakines qui ont de 1 à
4 domaines transmembranaires et un domaine extra-cellulaire beaucoup plus
important que leur domaine cytoplasmique qui est très réduit. Cette membrane
asymétrique autoriserait l’étirement et la stabilisation de la surface
cellulaire, probablement grâce à des interactions avec le cytosquelette
sous-jacent. Ce dispositif permet ainsi d’éviter la rupture de la membrane
pendant la phase de remplissage de la vessie.
3.2.3 Les épithéliums de
revêtement ne contiennent aucun capillaire sanguin ou lymphatique
Les épithéliums étant dépourvus de capillaires sanguins, leur nutrition
est assurée par les capillaires du tissu conjonctif sur lequel ils reposent ;
les échanges se font à travers la MB.