Anatomie, embryologie et physiologie de la cornée

Anatomie, embryologie et
physiologie de la cornée
Anne Faucher, MD, FRCS
Université de Sherbrooke
Septembre 2000
Anatomie macroscopique
„
„
„
„
1/6 de la tunique extérieure de l’œil
Circulaire vue face postérieure
Ovale vue face antérieure: proéminence
des limbes supérieur et inférieur
Diamètres moyens:
„
„
Horizontal: 12.6 (11- 12 mm)
Vertical: 11.7 (9- 11 mm)
Anatomie macroscopique
„
Surface postérieure plus sphérique que
surface antérieure: cornée plus mince au
centre
„
„
„
Centre = 520 μm
Périphérie = 650 μm et plus
Principale surface réfractive de l’œil:
| 42 D (38 à 48 D)
Anatomie macroscopique
„
Surface antérieure
non uniforme:
„
„
Zone optique
centrale | sphérique
Périphérie plus
plate: plus en nasal
qu’en temporal
Anatomie microscopique
Cornée est constituée
de 5 couches :
1. Épithélium
2. Membrane de
Bowman
3. Stroma
4. Membrane de
Descemet
5. Endothélium
Épithélium
„
„
„
„
„
„
Dérivé de l’ectoderme de surface
Épithélium pavimenteux stratifié non-kératinisé:
devient transitionnel puis conjonctival au limbe
4 à 6 couches de cellules
Représente 5 à 10% de l’épaisseur cornéenne
(| 50 μm)
Migration des cellules vers la surface
‘Turnover’ | 7 jours
Épithélium
„
3 couches de
cellules:
1.
2.
3.
„
Superficielles
‘Wing cells’
Cellules basales
Membrane basale
Membrane de Bowman
„
„
„
„
„
„
Bande de fibrilles de collagène désorganisés: se
fusionnent en postérieur avec stroma
Collagène type I
8 à 12 μm
Attachée au stroma par des fibrilles de
collagène
S’étend de limbe à limbe: dôme
Ne peut se remplacer
Stroma
„
„
Constitue | 90% de l’épaisseur
cornéenne
Composé de 3 éléments:
1.
2.
3.
Fibres de collagène
Kératocytes
Matrice extra-cellulaire
Stroma: collagène
„
„
Fibres de collagène type I (III, V, VI)
Arrangement en lamelles:
„
„
S’étendent de limbe à limbe
Arrangement plus régulier en postérieur:
Antérieur: courtes et minces, interconnections
„ Postérieur: longues, larges et épaisses, peu
d’interconnections
„
„
Lamelles arrangées en angles les unes par
rapport aux autres
Stroma: kératocytes
„
„
„
„
„
„
Fibroblastes produisant du collagène
Situées entre les lamelles de collagène
3 à 5 % du volume stromal
‘tight junctions’
Maintien du collagène et de la matrice
extra-cellulaire
Peuvent entrer dans une phase
fibroblastique si blessure ou œdème aigü
Stroma: matrice extra-cellulaire
„
Composée de protéoglycans:
Keratan sulfate
„ Chondroitin sulfate
„ Decorin
„ Dermatan sulfate
„ Lumican
„
„
Probablement importante pour garder
distance assez constante de 60 μm entre
les fibrilles
Membrane de Descemet
„
„
„
Membrane basale sécrétée par
l’endothélium
Collagène type IV
Composée:
„
„
„
Couche antérieure bandée
Couche postérieure non-bandé: s’épaissit au
cours de la vie
Anomalie de l’endothélium peut entraîner
une surproduction: guttata
Endothélium
„
„
„
„
„
Couche simple d’environ 400 000 cellules
Hexagonales
Interdigitations et complexes jonctionnels:
empêchent eau d’entrer dans le stroma
Amitotique: s’élargit pour tenter de
maintenir fonction
Stress o pléomorphisme et
polymégatisme
Endothélium
„
Densité cellulaire
„
„
„
Naissance: 3500 à
4000 cellules/ mm2
Adulte: 1400 à 2500
cellules/ mm2
En bas de 400 à 700
cellules/ mm2, la
fonction endothéliale
ne peut être
maintenue
Innervation cornéenne
„
Fournie par 2 grands nerfs:
„
„
„
„
Nerf nasociliaire: branche V
Fibres sympathiques: ganglion cervical
supérieur
Nerfs ciliaires longs o espace
suprachoroïdien
12 à 16 branches nerveuses arrangées
circonférentiellement autour du limbe
Innervation cornéenne
„
„
„
„
Nerfs voyagent quasi radialement à
travers le 1/3 antérieur du stroma
S’embranchent antérieurement en un
dense plexus sub-épithélial
Pénètrent membrane de Bowman o
terminaisons nerveuses à l’épithélium
Perdent leurs cellules de Schwann en
pénétrant l’épithélium
Embryologie
„
„
„
„
Débute vers 5 à 6 semaines
Détachement de la vésicule optique o couche
restante = épithélium
Fin 5e sem., cornée constituée d’une couche de
cellules épithéliales et d’une membrane basale
(fusionnée à la membrane basale de la vésicule
optique)
Vers 6 semaines, cellules mésenchymateuses
du limbe commencent à s’infiltrer sous
l’épithélium pour former une double couche
d’endothélium
Embryologie
„
„
„
„
Se forme ensuite une couche acellulaire entre
l’épithélium et l’endothélium: riche en acide
hyaluronique et en fibrilles de collagène
À 6 sem., des cellules de la crête neurale
envahissent la zone acellulaire: périphérie o
centre
Fibroblastes produisent du collagène
Production de hyaluronidase fait disparaître l’ac.
hyaluronique o p œdème cornéen o cornée
s’amincit
Embryologie
„
„
„
„
„
Production de keratan sulfate
Dans la 9e sem., couches stromales s’étendent
en postérieur: organisation graduelle en
lamelles
L’endothélium produit une membrane basale
puis s’aplatit en une seule couche
Descemet visible à | 4 mois
Bowman: reste de la zone acellulaire vs
sécrétée par épithélium
Embryologie
„
„
„
„
„
Zonula occludens au niveau endothélium
visibles dans le 4e mois
Épithélium exposé au liquide amniotique ad 3
mois: fusion paupières
Peu après fermeture des paupières,
terminaisons nerveuses envahissent le stroma
À la naissance, cornée est relativement large
par rapport au reste du globe oculaire
Plus grande partie de la croissance se fait de
l’âge de 6 mois à 1 an: taille adulte entre 1 et 2
ans
Métabolisme
„
Glucose
„
„
„
Principal nutriment
Provient en majorité de l’humeur aqueuse;
quantités infimes proviennent des larmes et
du limbe
Catabolisme:
Glycolyse (85%): lactate
„ Hexose monophosphate shunt (15%): pyruvate o
cycle de Krebs
„
Métabolisme
„
Glucose
„
2 sous-produits:
CO2: diffusion à travers membranes cellulaires +
pompe endothéliale
„ Lactate: diffusion à travers stroma et endothélium
„
„
„
Prise de glucose correspond à quantité de
lactate éliminé
Hypoxie o accumulation lactate o osmose
o œdème stromal r dysfonction endothéliale
Métabolisme
„
Cornée a aussi besoin d’acides aminés,
vitamines et autres nutriments: amenés
par humeur aqueuse
Métabolisme
„
Oxygène
„
„
„
„
Vient de la diffusion par les larmes (infimes
quantités viennent de l’humeur aqueuse)
Pendant le jour, un surplus est fourni par
l’atmosphère
La nuit, en partie fourni par vascularisation
des paupières
Cornée plus mince le jour: évaporation o
hypertonicité des larmes o osmose
Physiologie
„
Épithélium:
„
„
Fonction première: barrière
Transport actif Na+:
Na+/K+ ATPase
„ Larmes vers stroma
„
„
Transport actif ClStroma vers larmes
„ Régulé par complexe récepteur ß-adrénergique/
adénylate cyclase
„
Physiologie
„
Stroma
„
„
„
„
Considéré comme compartiment extracellulaire re peu de cellules
GAGs ont charge -: force de gonflement du
stroma: ‘imbibition pressure’
Capacité de la cornée à se gonfler p à
mesure que son hydratation n: ‘stromal
pressure’
IP = TIO - SP
Physiologie
„
Endothélium
„
„
Sécrètent du bicarbonate et du Na+ dans
l’humeur aqueuse: crée un gradient
osmotique qui équilibre la tendance au
gonflement du stroma
Système indépendant du Cl-
Physiologie
„
Endothélium
„
3 grandes composantes à la pompe
cornéenne:
Pompe ionique Na+/K+: surface aqueuse
„ Pompe ionique Na+/H+: membrane plasmatique
latérale
„ Diffusion passive de K+:
„
„
„
Production de H+: transport actif membrane basale
Production HCO3-: diffusion passive dans mitochondries
endothéliales
Contrôle de l’hydratation stromale
Propriétés optiques
„
3 critères optiques pour bien voir:
1.
2.
3.
„
‘smoothness’
Forme sphérique
Transparence
Au centre (4 mm central), faces
antérieure et postérieure quasi
sphériques
Propriétés optiques
„
„
Avec épaississement périphérique,
surface antérieure devient plus plate: pire
en nasal
Rayons de courbure:
„
„
„
„
Antérieur: 7.8mm (7 à 8.8 mm)
Postérieur: 6.5mm
Puissance moyenne = 42 D (38 à 48D)
Indice de réfraction: 1.376
Propriétés optiques
„
Bases de la transparence:
„
„
„
„
Arrangement en lamelles
Éléments réfractifs étant petits (< 2000 A) par
rapport à longueur d’onde de la lumière (5000
A) : peu de ‘scatter’
Fibrilles de collagène sont petits (| 300 A) et
rapprochés (| 550A): peu de ‘scatter’
Cornée reste claire tant que fluctuations de
l’espace entre fibres demeurent < 2000 A
Perméabilité cornéenne
„
„
„
Épithélium retarde absorption substances
hydrophiles (hydro-solubles)
Substances liposolubles (lipophiles ou
hydrophobes) pénètrent bien les
membranes cellulaires mais se diluent mal
dans les larmes
Solution solubles dans l’eau et les lipides
nécessaire: ‘pro-drogues’
Techniques d’examen de la cornée
„
Méthodes d’illumination directe:
„
„
„
„
Illumination diffuse
Illumination en fente
Réflexion spéculaire
Méthodes d’illumination indirecte:
„
„
„
Illumination proximale
‘Sclerotic scatter’
Rétroillumination