Le sang et les systèmes de défense (deuxième partie) 3.4. Leucocytes Les globules blancs, ou leucocytes, utilisent le sang comme moyen de transport. Ils appartiennent à différents systèmes de défense et quittent le sang pour exercer leurs fonctions dans d'autres tissus. Dans le sang ils sont sphériques; dans les tissus ils sont déformés par leurs mouvements amiboïdes. Les leucocytes sont classés en granulaires et en agranulaires, en fonction de la présence ou de l'absence de granules cytoplasmiques spécifiques. Ils sont aussi classés en mononucléaires et en polynucléaires, en fonction de la forme de leur noyau. Les mononucléaires ont un noyau massif, les polynucléaires ont un noyau lobulé. Seuls les polynucléaires sont granulaires. D'après les affinités tinctorielles de leurs granulations spécifiques, on distingue parmi eux les polynucléaires neutrophiles, les polynucléaires éosinophiles et les polynucléaires basophiles. Les mononucléaires sont agranulaires. On distingue parmi eux, les monocytes et les lymphocytes. Le calcul du pourcentage de chaque type cellulaire nucléé permet d'établir la formule leucocytaire, utile dans de nombreux examens cliniques. Chez l'adulte, on compte normalement 55 à 60% de polynucléaires neutrophiles, 1 à 3% de polynucléaires éosinophiles, 0 à 1% de polynucléaires basophiles, 25 à 33% de lymphocytes et 3 à 7% de monocytes. 3.4.1. Polynucléaires neutrophiles Les polynucléaires neutrophiles sont plus grands que les globules rouges; leur diamètre est de 12 µm. Leur noyau est formé de plusieurs lobes réunis par de fins étranglements. Leur nombre dépend en partie de l'âge de la cellule. Le noyau du jeune polynucléaire neutrophile possède deux lobes; le noyau du polynucléaire âgé peut en avoir quatre. Le cytoplasme est finement granulaire et contient des grains azurophiles appelés granules primaires. Le cytoplasme contient aussi des granules à peine visibles en microscopie optique et plus nombreux que les précédents : ce sont les granules spécifiques ou secondaires. Ces granules sont répartis dans toute la cellule. Les granules primaires vus en microscopie électronique, désignés ici par une flèche, ont l'aspect de gros grains denses, ce sont des lysosomes. Les granules spécifiques, désignés par une pointe de flèche, ont, en coupe longitudinale, la forme d'un ovale allongé. En coupe transversale, ils sont petits et ronds. Ils ne contiennent pas d'enzymes lysosomiales mais renferment, entre autres, de la phosphatase alcaline et de la myéloperoxydase. Les polynucléaires neutrophiles interviennent dans les infections bactériennes et dans les réactions inflammatoires provoquées par l'accumulation de microbes, de toxines et de débris cellulaires .A l'endroit de la réaction inflammatoire, les polynucléaires neutrophiles quittent les petits vaisseaux qui se dilatent; ils adhèrent à leur paroi (1) et, grâce à des mouvements amiboïdes, s'insèrent entre les cellules endothéliales (2), s'étirent à travers l'interstice (3) et arrivent ainsi dans le tissu conjonctif (4). Les polynucléaires neutrophiles du tissu conjonctif se reconnaissent à leur taille, à leur cytoplasme peu ou non coloré et à la forme de leur noyau. Souvent cependant le hasard de la coupe ne permet pas d'observer la lobulation du noyau. Les polynucléaires sont particulièrement nombreux en cas d'inflammation aiguë. Leur envahissement rend alors le tissu conjonctif méconnaissable. Ils sont rares dans un tissu conjonctif normal. Les polynucléaires neutrophiles peuvent allonger leurs pseudopodes pour envelopper une bactérie. Celle-ci se trouve ainsi enfermée dans une vésicule de phagocytose qui migre dans le cytoplasme. La vésicule fusionne avec les grains qui y déversent leurs enzymes. Cette activité est très rapide et provoque la dégranulation complète du neutrophile. Ne pouvant plus élaborer de nouveaux granules, il meurt et devient la proie des macrophages. Les neutrophiles morts forment le pus. Les polynucléaires neutrophiles sont donc les plus nombreux des leucocytes. Leur noyau est plurilobé. Leur cytoplasme est finement granulaire; il contient des granulations azurophiles et des granulations spécifiques à peine visibles en microscopie optique. Ils phagocytent de petites particules telles que les bactéries. Ils exercent leur fonction hors du sang. 3.4.2. Polynucléaires éosinophiles Le deuxième type de leucocyte est le polynucléaire éosinophile: dans une formule leucocytaire normale on en compte environ 1 à 3 %. Son diamètre varie entre 9 et 12 µm. Son noyau est habituellement bilobé. Ses volumineux granules spécifiques, très colorables par l'éosine sont aisément reconnaissables. Ils sont tassés les uns contre les autres et remplissent la cellule. Ces granules sont délimités par une membrane. L'aspect de leur contenu varie. Dans un jeune granule ce contenu est uniformément opaque aux électrons. Dans un granule mûr, ce contenu est condensé dans un cristalloïde protéique en forme de disque; en coupe transversale il ressemble à un bâtonnet. Les granules des polynucléaires éosinophiles contiennent plusieurs enzymes lysosomiales. Les polynucléaires éosinophiles détruisent les complexes antigènes-anticorps, dont nous parlerons plus loin. Pour cela, ils quittent les vaisseaux sanguins comme les neutrophiles; ils sont attirés vers l' endroit où se trouvent ces complexes par des facteurs chimiotactiques libérés par d'autres cellules. Le nombre des polynucléaires éosinophiles augmente dans les affections allergiques et dans les infections parasitaires. Les polynucléaires éosinophiles sont nombreux sous les épithéliums digestifs et respiratoires, car c'est par là que les substances étrangères pénètrent le plus souvent. Dans cette préparation d'intestin dont la lumière, non visible dans l'image, contient des parasites, les éosinophiles ont envahi le tissu conjonctif autour d'une glande de Lieberkühn. Ils sont reconnaissables à la couleur rouge des granulations cytoplasmiques. Ici encore, le hasard de la coupe ne permet pas de mettre toujours les deux lobes du noyau en évidence. Les polynucléaires éosinophiles sont donc des leucocytes dont le noyau est habituellement, mais pas toujours, bilobé et dont le cytoplasme est rempli de granulations éosinophiles. Ils sont peu nombreux; leur fonction est de détruire les complexes antigènes-anticorps. 3.4.3. Polynucléaires basophiles et mastocytes Le polynucléaire basophile est le leucocyte le plus rare. On en compte moins de 1% dans une formule leucocytaire normale. Il a un diamètre de 10 µm. Son cytoplasme contient de volumineux granules basophiles, qui masquent le noyau. Celui-ci est irrégulier et comporte plusieurs lobes. Dans les tissus conjonctifs, une autre cellule, le mastocyte, possède un cytoplasme qui ressemble à celui du basophile sanguin car il est aussi rempli de gros grains basophiles. Les mastocytes tissulaires sont volumineux; leur diamètre dépasse 20 µm; leur noyau est rond; on les trouve surtout près des vaisseaux. Les granules basophiles, bien délimités par une membrane, ont un aspect variable qui dépend de leur degré de maturation. La matrice des granules jeunes est uniformément opaque aux électrons; celle des granules mûrs, les seuls visibles dans cette image, a un aspect filamenteux, tout au moins dans le polynucléaire sanguin. Il est plutôt lamellaire dans le mastocyte. Les granules des basophiles contiennent de l'histamine et de l'héparine, mais ne renferment pas d'enzymes lysosomiales. L'histamine est un vasodilatateur qui augmente la perméabilité vasculaire. L'héparine est un glycosaminoglycan anticoagulant. Son degré de sulfatation détermine certaines propriétés tinctorielles des granules. Dans ce mastocyte péritonéal jeune obtenu expérimentalement et coloré au bleu de toluidine, les granules sont jeunes, leur héparine est monosulfatée; ils sont donc orthochromatiques. Traités selon la méthode P.A.S., ils seraient positifs. La tache claire situe le noyau non coloré. Dans cet autre mastocyte péritonéal un peu plus mûr, certains granules, de couleur bleue, sont encore orthochromatiques et les autres, de couleur violette, sont méthachromatiques. Leur degré de maturation est plus avancé car ils contiennent de l'héparine trisulfatée. Traités selon la méthode P.A.S., ils seraient négatifs. Enfin, dans ces mastocytes matures, tous les granules sont métachromatiques parce que toute l'héparine qu'ils contiennent est trisulfatée. Tous les basophiles, sanguins et tissulaires, possèdent des récepteurs membranaires pour les immunoglobulines E, produites par les cellules lymphoïdes lors d'un premier contact avec un antigène. Lors d'un contact avec le même antigène, celui-ci se fixe sur les Ig E sertis dans la membrane. Les basophiles sont alors activés et libèrent le contenu de leurs granules par exocytose. Tous les produits qui s'y trouvent agissent comme médiateurs chimiques. Si leur libération est massive, elle affecte les tissus et les organes dans lesquels elle se fait et détermine les symptômes cliniques d'une crise d'allergie. Les cellules à granulations basophiles se répartissent donc en polynucléaires basophiles sanguins et en mastocytes tissulaires. Tous possèdent des récepteurs membranaires pour les immunoglobulines E. Ils libèrent leurs produits au cours des réactions allergiques. L'origine des basophiles sanguins est certainement médullaire; celle des mastocytes n'est pas connue. 3.4.4. Lymphocytes 3.4.4.1. Structure Parmi les leucocytes mononucléaires, nous étudierons d'abord les lymphocytes. Ils circulent dans le sang, où ils représentent 20 à 30% des leucocytes. On les trouve aussi dans les tissus, en particulier dans les organes lymphoïdes, et dans les vaisseaux lymphatiques. Les lymphocytes sont les cellules principales du système immunitaire dont la fonction est de protéger l'individu contre les molécules considérées comme étrangères; notons que d'autres types cellulaires, appelés globalement cellules accessoires, interviennent aussi dans l'immunité. Les lymphocytes sont de petites cellules. Selon leur diamètre, on les classe toutefois en petits lymphocytes dont le diamètre varie entre 7 et 10 µm, en moyens lymphocytes dont le diamètre varie entre10 et 12 µm et en grands lymphocytes dont le diamètre est supérieur à 12 µm.. Leur noyau est très dense et central. Le rapport nucléo-cytoplasmique est particulièrement important. Le cytoplasme peu abondant contient de rares grains azurophiles mais est dépourvu de grains spécifiques. Leur cytoplasme est pauvre en organites. On y trouve quelques saccules de réticulum endoplasmique. De nombreux ribosomes sont répartis dans toute la cellule. La densité du nucléole (Nu), dans le noyau légèrement indenté, est différente de celle de l'hétérochromatine. Dans ce lymphocyte moyen, le rapport nucléo-cytoplasmique est moins important. Le noyau est excentrique et le cytoplasme, légèrement basophile, contient plusieurs granulations azurophiles. Les grands lymphocytes sont très rares dans le sang normal. En voici un situé entre deux polynucléaires neutrophiles. Son cytoplasme est très basophile car riche en ribosomes. Son noyau est peu dense et les nucléoles sont apparents. Comparez ce grand lymphocyte au lymphocyte moyen situé dans la partie supérieure de l'image. 3.4.4.2. Distribution Dans les tissus conjonctifs, et particulièrement dans le chorion des muqueuses digestives, les petits lymphocytes peuvent être dispersés ou tassés les uns contre les autres, formant alors des amas ou nodules lymphoïdes. Dans ce nodule lymphoïde non stimulé, situé entre les glandes de Brunner du duodénum, on voit surtout les noyaux ronds et denses des petits lymphocytes; leur cytoplasme est peu visible. Quittant ces tissus conjonctifs, de nombreux lymphocytes traversent les épithéliums de revêtement et sont ainsi éliminés dans les cavités naturelles. En voici un exemple, où les lymphocytes, qui traversent l'épithélium intestinal, sont désignés par des flèches. Dans les organes lymphoïdes, tel le ganglion lymphoïde représenté ici, les lymphocytes sont assemblés en un véritable tissu lymphoïde, dont le squelette est constitué de tissu réticulé. Dans ce tissu, les lymphocytes sont disposés de deux façons: ils sont simplement disposés en traînées ou composent des amas appelés nodules lymphoïdes secondaires ou centres germinatifs. Dans la rate, les lymphocytes sont aussi disposés de deux façons: ils forment des manchons autour des artérioles ou composent également des centres germinatifs, ici entourés par des pointes de flèches. Le centre germinatif est aussi un amas de lymphocytes. Il se développe lorsque l'organe lymphoïde est stimulé. Il comprend une partie centrale claire, subdivisée en une zône superficielle (1) et une zône profonde (2) qui contiennent toutes deux des petits et des grands lymphocytes. Cette partie centrale est enveloppée d'une coiffe très dense (3), composée uniquement de petits lymphocytes. Dans ce centre germinatif, comme ailleurs, les grands lymphocytes se distinguent des petits lymphocytes par leur taille et leur noyau clair. Dans cette préparation, les nombreux ribosomes sont mis en évidence par la pyronine qui les colore en rouge. 3.4.4.3. Fonction Tous les lymphocytes circulent, ils sont issus de lymphoblastes qui quittent la moelle osseuse et se dirigent via le sang vers un organe lymphoïde dit central. Dans cet organe, les lymphoblastes se multiplient et produisent de nombreux lymphocytes qui acquièrent leur spécificité immunitaire. Chaque lymphocyte produit alors sur sa membrane des récepteurs spécifiques et est désormais capable de reconnaître une substance étrangère ou antigène; il est dit immunologiquement compétent. Les lymphocytes compétents quittent l'organe lymphoïde central et se dirigent vers un organe lymphoïde périphérique comme la rate, les ganglions lymphoïdes et le tissu lymphoïde annexé au tube digestif. Sous l'effet d'une stimulation antigénique, les lymphocytes compétents sont activés et se multiplient. Il existe deux organes lymphoïdes centraux, le thymus et, chez l'oiseau, la bourse de Fabricius dont l'équivalent, chez les mammifères, serait localisé dans la moelle osseuse. D'un point de vue fonctionnel, les lymphocytes formés dans ces organes lymphoïdes centraux sont différents. Le thymus induit la compétence des lymphocytes T, responsables de l'immunité cellulaire. L'organe équivalent à la bourse de Fabricius induit la compétence des lymphocytes B, responsables de l'immunité humorale. Les lymphocytes compétents activés deviennent des cellules effectrices. Types d'immunité Dans l'immunité cellulaire, la cellule T effectrice produit sur sa membrane des protéines spécifiques appelées récepteurs antigéniques, l'antigène étant toujours présenté par d'autres types cellulaires. Dans l'immunité humorale, la cellule B effectrice ou plasmocyte synthétise des protéines, appelées immunoglobulines ou anticorps, dont une fraction reste fixée à la membrane cellulaire et sert de récepteur, et dont l'autre fraction est sécrétée dans le milieu intérieur; l'antigène qu'il reconnaît est libre ou lié à d'autres types cellulaires. Réponses immunitaires primaire et secondaire Il existe deux types de réponse immunitaire, dites immunitaire primaire ou immunitaire secondaire. La réponse primaire se déroule lors de la première rencontre avec l'antigène approprié. Celui-ci se fixe sur un lymphocyte T ou B pourvu d'un récepteur spécifique et donc capable de le reconnaître. Ainsi stimulé, ce lymphocyte se transforme en grand lymphocyte ou blaste qui prolifère et est à l'origine d'un clone cellulaire, ce qui amplifie la réponse. La plupart des lymphocytes du clone deviennent des cellules T ou B effectrices qui éliminent plus ou moins directement l'antigène; les autres deviennent des cellules à mémoire. Les cellules à mémoire peuvent rester inactives pendant des années. La réponse immunitaire secondaire a lieu lorsque les cellules à mémoire rencontrent ultérieurement le même antigène. Cette réponse est rapide parce que les cellules à mémoire, dont l'affinité pour l'antigène est grande, se transforment immédiatement en cellules effectrices. Elle est massive car d'autres cellules à mémoire se transforment en blastes et prolifèrent activement. Cellules effectrices B Voici un plasmocyte ou cellule effectrice de l'immunité humorale après coloration au May-Grünwald-Giemsa. Il est aisément reconnaissable à son noyau excentrique et rond, à sa chromatine condensée en gros blocs accolés à la membrane nucléaire et à son cytoplasme très basophile. L'abondance du réticulum endoplasmique rugueux explique la basophilie du cytoplasme. Il est le lieu de synthèse et de stockage des immunoglobulines; les citernes sont dilatées et remplies d'un matériel dense. Le système de Golgi est très développé et situé près du noyau. Les plasmocytes sont très abondants dans le chorion de la muqueuse intestinale, entre les glandes tubuleuses de Lieberkühn. Dans cette coupe semi-fine colorée au bleu de toluidine, on les reconnaît à leur noyau excentrique dont la chromatine est condensée. Le rapport nucléo-cytoplasmique est faible. Cellules effectrices T Dans l'immunité cellulaire, les cellules effectrices gardent l'aspect de lymphocytes. D'après leur fonction immunitaire, on en distingue trois types : les lymphocytes T cytolytiques, les lymphocytes T auxiliaires et les lymphocytes T suppresseurs. Les lymphocytes T cytolytiques établissent un contact étroit avec une cellule cible porteuse de l'antigène spécifique, perforent sa membrane et la tuent. Les lymphocytes T auxiliaires reconnaissent et fixent l'antigène qui se trouve à la surface de cellules présentatrices et peuvent alors stimuler la production d'anticorps par les lymphocytes B ou activer la multiplication d'autres lymphocytes T. Les lymphocytes T suppresseurs inhibent la réponse immunitaire en agissant directement sur les lymphocytes T auxiliaires ou sur les lymphocytes B. Voici, à titre d'exemple, l'image d'un lymphocyte T cytolytique. On peut observer le contact étroit qu'il établit avec la cellule cible (C). La membrane de cette cellule cible est perforée, ce qui entraînera nécessairement sa mort. Ce type de réaction immunitaire est déclenché, entre autres, dans les maladies virales et dans les rejets de greffe. Les lymphocytes sont donc les cellules effectrices de notre système immunitaire. Ils reconnaissent les antigènes qui envahissent nos tissus. Ils acquièrent leur compétence dans les organes lymphoïdes centraux, envahissent les organes lymphoïdes périphériques, sont activés, et deviennent des cellules effectrices. La cellule effectrice de l'immunité cellulaire est un lymphocyte T cytolytique, auxiliaire ou suppresseur. La cellule effectrice de l'immunité humorale est le plasmocyte. Les lymphocytes T et B interagissent étroitement. 3.4.5. Monocytes et macrophages Le deuxième type de leucocyte mononucléaire est le monocyte. Son diamètre varie entre 12 et 15 µm; c'est la plus volumineuse des cellules sanguines. Les monocytes représentent 3 à 7% des leucocytes sanguins. Son cytoplasme, plus abondant que celui du lymphocyte moyen situé à droite, est légèrement basophile; il contient quelques grains azurophiles et très souvent des vacuoles. Son noyau est excentrique et réniforme. Ses limites sont irrégulières. Les monocytes sont les précurseurs des macrophages. Issus des monoblastes de la moelle osseuse, les monocytes transitent dans le sang et migrent dans les tissus où ils se transforment. Les macrophages ont un contour irrégulier et le contenu de leur cytoplasme est hétérogène. Leur morphologie varie selon le tissu dans lequel ils se trouvent. Tous sont capables d'endocyter, de sécréter diverses substances et d'intervenir dans les réactions immunitaires. Selon la fonction qui prédomine, on distingue les macrophages résidents, les macrophages inflammatoires et les cellules accessoires de l'immunité. Les macrophages résidents existent dans les tissus en dehors de tout stimulus pathologique. Leur activité principale est l'endocytose des déchets ou des cellules âgées, qu'ils digèrent ensuite grâce à leur système lysosomial. Ils sont particulièrement nombreux dans le foie, la rate et les poumons. Dans le foie, les macrophages résidents sont les cellules de Kupffer. Elles sont allongées contre la paroi des sinusoïdes veineux. Dans cette préparation, les grains noirs cytoplasmiques permettent de les identifier. Ce sont des particules d'encre de Chine; cette substance colloïdale, injectée dans le péritoine d'un animal avant le prélèvement, a été phagocytée par ces macrophages. Les macrophages de la rate sont de grandes cellules irrégulières. Ils détruisent les vieux globules rouges. Leur cytoplasme contient des inclusions brunes de taille très variable. Il s'agit d'un pigment brun, l'hémosidérine, produit intermédiaire de la dégradation de l'hémoglobine. Les macrophages pulmonaires ou cellules à poussières sont souvent accolés à l'épithélium des alvéoles pulmonaires ou libérés dans la lumière de l'alvéole. Ils phagocytent les petites substances étrangères inhalées. Dans cette coupe colorée au bleu de toluidine, une cellule à poussières est située au centre de l'image. Son noyau excentrique est désigné par une pointe de flèche; il est peu dense et pourvu d'un gros nucléole. Le contenu du cytoplasme, très hétérogène, est concentré dans la partie centrale de la cellule; il est composé de grains de tailles variées et de quelques vacuoles. La périphérie de la cellule est plus homogène, probablement parce que la coupe passe par les pseudopodes cellulaires. Dans le chorion de la villosité intestinale, les macrophages sont particulièrement nombreux. Dans la partie centrale de l'image, ils sont tassés les uns contre les autres au point que leurs contours irréguliers sont parfois difficiles à délimiter. L'un d'eux est délimité par des pointes de flèche. Le noyau est excentrique. Le cytoplasme contient des inclusions de densité et de taille variables. Autour des macrophages, se trouvent quelques vaisseaux, accolés à l'épithélium cylindrique simple de l'intestin. Le cytoplasme de ce macrophage, examiné au microscope électronique, contient une énorme vacuole de phagocytose où se trouve emprisonné un polynucléaire neutrophile en voie de dégénerescence. Le noyau du macrophage est excentrique, contient peu d'hétérochromatine et un volumineux nucléole. Le cytoplasme est très hétérogène car il contient des inclusions de taille, de forme et de densité variables. Les macrophages inflammatoires sont des macrophages accumulés anormalement dans une région restreinte, à l'occasion d'une lésion. Ils proviennent de monocytes sanguins qui ont quitté le sang par diapédèse et de macrophages résidents. Ils migrent vers le site de l'inflammation et y exercent une activité de phagocytose très importante. Dans certaines inflammations, et notamment dans la tuberculose, les macrophages prennent un aspect fusiforme, se tassent les uns contre les autres en imitant un épithélium, d'où leur nom de cellules épithélioïdes (flèches). Leur cytoplasme est éosinophile et homogène; leur noyau est clair. Lorsque les cellules épithélioïdes fusionnent, elles forment une cellule géante multinucléée. Voici une cellule géante à plus fort grossissement. Les noyaux sont périphériques et disposés en couronne. La cellule géante est entourée de quelques cellules épithélioïdes, au noyau volumineux et pâle, et de quelques petits lymphocytes, au noyau rond et dense. Les macrophages sont aussi des cellules accessoires de l'immunité. Ils digèrent l'antigène, le modifient et l'exposent à la surface de leur membrane; ensuite, ils présentent l'antigène modifié aux lymphocytes T auxiliaires. De cette façon, les macrophages participent à la réponse immunitaire. Les macrophages sont donc des phagocytes qui dérivent des monocytes. Leur fonction principale est l'élimination de substances étrangères. Ils interviennent dans les réactions inflammatoires et dans l'immunité.