Histologie fonctionnelle de la moelle

UE10 – Tissu sanguin.
Mr. Touahri
Date : 25/01/2016
Promo : P2 2015/2016
Ronéistes : AUPERIN Vanille
BENARD Anne-Lyne
Plage horaire : 10h45 – 12h45
Enseignant : Mr. Touahri
Histologie fonctionnelle de la moelle
I.
Définition
II.
La moelle osseuse
1.
2.
3.
4.
III.
Développement embryonnaire
Répartition topographique selon l’âge
Répartition quantitative
Histologie
Les cellules souches hématopoïétiques
1.
2.
3.
4.
Les cellules souches multipotentes (stem cells)
Les précurseurs hématopoïétiques
Cinétiques des cellules souches
Marqueurs de différenciation des cellules
hématopoïétiques
IV.
Régulation de l’Hématopoïèse
1.
2.
3.
4.
5.
Facteurs de croissances hématopoïétiques
Récepteurs au facteurs de croissance hématopoïétique
Mécanisme d’action des facteurs de croissance
Régulation négative de l’hématopoïèse
Rôle du microenvironnement médullaire
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I.
Définition
L’Hématopoïèse se définit par l’ensemble des mécanismes qui assurent le remplacement continu et régulé
des différentes cellules sanguines :
Ce qui est le plus important c’est la demie vie.
La transfusion de polynucléaires neutrophiles (en cas d’agranulocytose, de neutropénie) ne sert à rien car
leur demi-vie est trop courte contrairement aux globules rouges et plaquettes pour lesquels la transfusion est
nécessaire en cas d’anémie, d’hémorragie. Eventuellement on peut faire une transfusion de PNN s’il y a une
infection importante avec une aplasie.
La myélopoïèse correspond à tout ce qui concerne les globules blancs, les globules rouges, les plaquettes et
les monocytes tandis que la lymphopoïèse reste un peu à part.
II.
1.
La moelle osseuse
Embryologie
• 3ème semaine : ilots érythroblastiques dans le mésoderme,
• 3ème au 6ème mois : érythropoïèse dans le foie et la rate,
• A partir du 6ème mois : hématopoïèse médullaire,
L’hématopoïèse hépatosplénique disparaît à la naissance.
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
Topographie selon l’âge
Chez l’enfant l’hématopoïèse se fait essentiellement au niveau du tibia, du fémur et des côtes alors que chez
l’adulte l’os pelvien (antérieur et postérieur), le sternum et les vertèbres ont la plus grande activité
hématopoïétique. Enfin les côtes gardent leur cellularité à l’âge adulte.
Remarque :
- Localisation importante à savoir lors des radiothérapies pour évaluer les dégâts sur l’hématopoïèse
(Exemple : lors d’une radiothérapie du bassin et du sternum, on touche l’hématopoïèse, il y aura des
problèmes d’aplasie par la suite).
- On peut prélever des cellules au niveau de la moëlle hématopoïétique, les conserver puis les réinjecter au
patient après une chimiothérapie lourde.
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Topographie de l’hématopoïese
Le schéma ci-dessus illustre l’augmentation du volume des cavités osseuses médullaires en fonction du
vieillissement. A 20 ans la masse osseuse est développée. Plus on vieillit, plus on a de la graisse.
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
Répartition quantitative
Retenir 2/3 cellules granuleuses et 1/3 cellules érythroïdes
Les cellules granuleuses correspondent aux polynucléaires neutrophiles, basophiles, éosinophiles ; les
cellules érythroïdes sont les globules rouges ; les cellules mégacaryocytaires sont les plaquettes. Le taux de
plasmocytes doit rester faible (3%).
Le taux de lymphocytes diminue lorsqu’on vieillit. Contrairement à l’enfant, l’adulte a plus de
polynucléaires neutrophiles (environ 70%) et des lymphocytes en moins grande quantité (environ 20-25%).
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
Histologie
C’est un tissu d’origine conjonctive très spécialisé, situé entre des lamelles d’os spongieux, séparé de l’os
par l’endoste, très richement vascularisé, dont les cellules matures s’échappent par un mécanisme actif par
des sinus veineux.
Les cellules hématopoïétiques sont disposées dans une trame de tissu de soutien conjonctif (collagène,
protéoglycanes, fibronectine, laminine…)
Il y a un microenvironnement médullaire ou stroma, composé par fibroblastes, cellules endothéliales,
macrophages, adipocytes, ostéoblastes…
Il influence la survie, la multiplication, la différenciation des cellules hématopoïétiques en sécrétant des
matrices permettant l’adhésion et des facteurs de croissance stimulant l’hématopoïèse.
Aplasie médullaire : appauvrissement de la moelle, il y a beaucoup de graisse et moins de cellules
hématopoïétiques.
Tout ce qui est blanc correspond à de la graisse.
NB : Artère périostée venant du muscle
Artère afférente = artère nourricière

Le microenvironnement médullaire
L’arbre sinusoïdal est l’unité structurale et fonctionnelle qui permet de réunir les différents territoires osseux
en un système ou organe médullaire dont la fonction est d’assurer la différenciation, la multiplication et la
destruction des cellules sanguines (notamment phagocytose des noyaux de réticulocytes).
Schéma de l’arbre sinusoïdal : la vascularisation de la moelle osseuse. Les cellules formées dans la moelle
osseuse regagnent le sang en passant par ces vaisseaux
6
.
L’artère afférente s’abouche sur l’artère centrale. L’arbre sinusoïdal c’est comme un capillaire. Le sinus
central c’est du sang veineux. Il y a une anastomose des deux systèmes. Entre les sinus se trouvent des
cellules hématopoïétiques.
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1.unité structurelle élémentaire hématopoïétique ; 2. réseau sinusoïdal ; 3. artériole médullaire ; 4. sinus
veineux médullaire ; 5. travée osseuse.
Schéma : représentation très schématique de l’unité structurelle élémentaire médullaire : cellules
hématopoïétiques en cours de différenciation autour du même bouquet de sinusoïdes contournés
anastomosés, au contact d’un réseau de cellules stromales, entre artère et sinus veineux, au contact des
travées de l’os spongieux.
Rappel : On a vu qu’au niveau du cortex du thymus, la barrière était stricte à cause de la présence d’un
endothélium continu.

La barrière médullo-sanguine
Les cellules endothéliales qui forment un revêtement mince et continu de 2-3μm d’épaisseur. Ces cellules
sont jointives à leur périphérie, le passage des cellules sanguines vers le sang est transendothélial
(diapédèse) à travers les pores qui peuvent s’élargir.
La basale des sinus : elle est irrégulière et discontinue.
Les cellules adventicielles : forment une couche discontinue et ne recouvrent qu’une partie de la surface
endothéliale.
Les histiocytes macrophagiques sont en position adventicielle et phagocytent parfois les noyaux des
globules rouges qui traversent la paroi. Le globule rouge perd son noyau en passant dans le sang.
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C’est donc une barrière qui n’est pas complètement étanche ni continue, qui laisse passer les cellules.
On peut voir sur le schéma du dessus le passage de la cellule au travers de la membrane. Le macrophage
mange le noyau du réticulocyte qui traverse l’endothélium.
L’expulsion se fait avant ou pendant le passage transendothélial.
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Les cellules endothéliales bougent ce qui permet d’agrandir les pores de l’endothélium.
Le stroma médullaire correspond à tout ce qui n’est pas hématopoïétique, c’est-à-dire le soutien, il contient
donc :
- Les histiocytes
- Les cellules interstitielles non phagocytaires (fibroblastes)
- Les adipocytes
- L’endoste
- Les terminaisons nerveuses
- Protéines collagéniques
- Protéines non collagéniques (fibronectine, thrombospondine)
Fibres argyrophiles médullaires dites de « réticuline » de soutien observées en microscopie optique à haute
résolution. Lorsque ces fibres augmentent trop on parle de myélofibrose (il existe une coloration spéciale
pour mettre en évidence ces fibres).
(Coupes semi-fines contraste interférentiel différentiel, objectif x1000)
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Schéma présentant l’hématopoïèse. (le prof ne s’y attarde pas)
Schéma de la niche hématopoïétique mettant en évidence la structure de la moelle osseuse et le passage de
certaines cellules dans le sang (leucocytes et mégacaryocytes). Le prof insiste sur ce schéma, il énumère
toutes les légendes.
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III. Les cellules souches hématopoïétiques (important)
Les cellules sanguines matures fonctionnelles sont destinées à vivre seulement de quelques heures (PN) à
quelques semaines (GR) avant d’être détruites. Afin de compenser cette destruction rapide, le système
hématopoïétique doit produire quelques 10 puissance 13 cellules par jour. Ce système est donc très actif. Il y
a une différenciation qui va dans cet ordre :
1) les cellules souches multipotentes (stem cells) : donnent GR, GB plaquettes et lymphocytes
2) les progéniteurs hématopoïétiques
3) les précurseurs hématopoïétiques
Différenciation : capacité, sous influence de facteurs de croissance, de se diviser en s’engageant de façon
irréversible vers une ou plusieurs lignées. Après différenciation, les cellules ne peuvent plus revenir en
arrière.
Auto-renouvellement : multiplication sans différenciation. Lors de l’autorenouvellement la cellule se
multiplie en gardant ces caractéristiques.
1.
Les cellules souches multipotentes
La cellule souche primitive s’auto-renouvelle et a une capacité de différenciation.
2.
Les précurseurs hématopoïétiques
Document montrant les différents intermédiaires qu’on trouve dans la moelle osseuse dans les trois lignées
(granuleuse, érythrocytaire et mégacaryocytaire). Les blastes sont de grandes cellules immatures. Lors de
son passage dans le sang, le réticulocyte perd son noyau et devient alors un globule rouge.
Tous les précurseurs dans une moelle normale ne doivent pas dépasser un certain pourcentage (exemple : les
myéloblastes ne doivent pas dépasser 1-2% sinon on parle de leucémie myélocytaire.) De même on peut
avoir des leucémies érythroblastiques.
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3.
Cinétique des cellules souches
Les cellules souches pluripotentes sont pour la plupart hors cycle cellulaire, plus de 90% d’entre elles sont
bloquées en phase G1.
En cas de dépopulation médullaire ou de traitement par le 5-FU (5- Fluoro-uracile, c’est une
chimiothérapie), elles peuvent être « recrutées », proliférer et se différencier.
Ces cellules expriment un certain nombre de gènes qui leur confèrent une aptitude remarquable à survivre :
- gène BCL2 : inhibiteur du programme de mort cellulaire programmée (apoptose),
- gène MDR : gène de résistance à de nombreux génotoxiques (il peut conférer une résistance à
certaines chimiothérapies).
4.
Marqueurs de différentiation des cellules souches hématopoïètiques
Acquisition des marqueurs membranaires CD spécifiques de lignée :
CFU-GEMMk (granulocyte, erthroblaste, monocyte, mégarcaryocyte) : CD34, CD33, CD38, HLA-DR
CFU-GM (granulocyte, monocyte) : CD34, CD33, CD38, HLA-DR, CD13
CFU-E (erythrocyte) : CD36
Erythroblastique : CD71, CD35, CD44, CD55, CD147, glycophorines
Granulocytaire : CD33, CD16, CD13, CD35
Monocytaire : CD35, CD13, CD33, CD14, CD11
Mégacaryocytaire : CD61, CD51, CD41, CD42
Ces marqueurs sont utiles uniquement lors des leucémies aigües, pour pouvoir identifier le type de
leucémies. Il est inutile de l’apprendre par cœur.
CD34 -> précurseurs multipotents, ce CD marque le fait qu’il n’y a pas encore eu de différenciation.
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IV.
1.
Régulation de l’hématopoïèse
Facteurs de croissance hématopoïétiques
Leur action se fait le plus souvent sur le mode paracrine. Ils sont nécessaires à la différenciation et à la
survie des cellules hématopoïétiques et sont indispensables à la production de colonies in vitro à partir de
progéniteurs spécifiques.
Il y en a 3 types :
• Interleukine 1 (IL1), le FLT3L et le SCF (Stem cell factor, agit sur cellule souche pluripotente).
• Facteurs agissant sur les cellules pluripotentes et les progéniteurs les plus différenciés voire sur les
cellules terminales matures : SCF (Stem Cell Factor), IL3, GM-CSF (Granulo-Monocyte ColonyStimulating
Factor) et IL4.
• Les facteurs agissant sur les stades les plus tardifs de la différenciation et qui sont relativement
spécifiques : G-CSF, M-CSF, Erythropoïétine (Epo) et Thrombopoïétine (Tpo) (Ces facteurs agissent à la
fin de la différenciation, c’est à dire sur les polynucléaires neutrophiles ou les globules rouges).
On peut administrer des FC afin de stimuler la prolifération et la différenciation des cellules (exemple : TPO
commercialisée, par contre IL4 et IL5 inutiles à administrer).
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2.
Récepteurs aux facteurs de croissance hématopoïetiques
On distingue deux types de récepteur (pas très important selon le prof) :
– Les récepteurs avec activité tyrosine-kinase : La fixation du ligand sur la partie extra-membranaire du
récepteur démasque son activité enzymatique présente dans la région intra-cytoplasmique et permet la
transduction d’un signal.
Exemple : M-CSF-R : produit du proto-oncogène FMS ; SCF-R : produit du proto-oncogène KIT ;
– Les récepteurs de la superfamille des récepteurs des cytokines hématopoïétiques : Ces récepteurs n’ont pas
d’activité tyrosine-kinase et nécessitent la présence d’une deuxième protéine, généralement endomembranaire pour transduire le signal. Les récepteurs pour le GM-CSF, le G-CSF, les IL 3,4,6 et l’Epo
appartiennent à cette famille.
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Mécanisme d’action des facteurs de croissance (FC) (pas très
important selon le prof)
3.
- Action sur les progéniteurs précoces, les progéniteurs plus différenciés, ou les 2 à la fois. Les FC peuvent
se potentialiser. Les FC ayant une action sur les progéniteurs précoces ou multilignées : KL, GMCSF,
GCSF, CSF1, IL3, IL4, IL6, IL11, IL12, FL, LIF, OSM, TPO.
- Effets différents selon le type de cellules qui porte le récepteur correspondant. Par exemple pour le G-CSF
: induction de différenciation des progéniteurs, mais stimulation de la phagocytose pour les neutrophiles
matures. Exemple : en cas d’aplasie, d’une baisse de globules blancs on utilise le G-CSF pour faire remonter
les globules blancs, on le fait tous les jours.
- Action différente selon la concentration : le CSF-1 en faible quantité maintient des progéniteurs en survie
et à l’état quiescent, alors que de fortes doses induisent l’entrée en cycle et la prolifération.
Mécanisme d’action :
- Les FC pourraient agir en induisant les cellules en G0 à rentrer dans le cycle cellulaire.
- Plusieurs FC agissent comme agents anti-apoptotiques : par exemple la CFU-E nécessite de l'EPO pour sa
survie. Le mécanisme général serait l'induction d'une synthèse accrue de protéines anti-apoptotiques codées
par les membres de la famille du gène BCL-2.
4.
Régulation négative de l’hématopoïèse (peu important)
Elle est assurée par des facteurs d’origine cellulaire différente :
- Interférons : groupe de protéines définies par leur propriété antivirale et qui jouent un rôle antimitotique
sur les cellules normales ou leucémiques.
- TGF (TransformingGrowth Factor) : Protéine qui exerce un effet inhibiteur sur la pousse in vitro des
progéniteurs précoces.
- TNF (TumorNecrosis Factor) synthétisé par les monocytes et lymphocytes T
- Autres molécules :
– Lactoferrine (produite par les PNN → inhibition de la synthèse de G-CSF par les monocytes)
– Isoferritine acide
– Prostaglandines
Toutes ces molécules diminuent donc l’hématopoïèse.
5.
Rôle du microenvironnement
Toutes les cellules de la matrice cellulaire produisent des CSF à l’exception de l’IL3. La régulation par ces
facteurs de croissance est de mode endocrine en ce qui concerne les cellules les plus matures, mais la
régulation physiologique de l’hématopoïèse est paracrine, par libération des CSF au contact des
progéniteurs.
Les protéines fibrillaires du stroma jouent un rôle dans le « homing » des cellules souches : C’est à dire la
capacité des cellules à retourner dans la moelle osseuse. Par exemple lors d’une autogreffe on injecte des
cellules souches dans le sang et celles-ci réintègrent la moelle osseuse
En effet, on retrouve à la surface de ces cellules des récepteurs (VLA, CD36) spécifiques pour les protéines
de la matrice extracellulaire : fibronectine, thrombospondine. Enfin, certains CSF peuvent être adsorbés sur
ces fibres.
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Résumé du prof :
Les points essentiels de ce cours sont :
- les cellules hématopoïétiques
- l’arbre sinusoïdal
- le phénomène de diapédèse
- les paragraphes sur les cellules souches capables d’auto-renouvellement et les précurseurs
- les différentes cellules matures que l’on trouve dans le sang
- les facteurs de croissance agissant sur les stades tardifs de différenciation en particulier le G-CSF et
l’érythropoïétine
+ (revoir le schéma de la vascularisation avec l’artère nourricière)
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