03/10/2013 WINNICKI Camille L2 Tissus sanguin et système

TISSUS SANGUIN : Les Mastocytes
03/10/2013
WINNICKI Camille L2
Tissus sanguin et système immunitaire
J.VITTE [email protected]
8 pages
Les Mastocytes
Plan
A. Généralités
I. Aspect au Microscope Optique
II. Aspect au Microscope électronique
III.
Aspect en Immunofluorescence
B. Caractéristiques des Mastocytes
I. Physiologie de la dégranulation mastocytaire
II. Fonction des Mastocytes
C. Médiateur des Mastocytes : la Tryptase
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A. Généralités
Les mastocytes sont des cellules immunitaires d'origine hématopoïétique comme les cellules myeloïdes ( =
monocytes et leurs dérivés, granulocytes ) et pourvues d'une grande plasticité phénotypique.
Ils quittent la moelle osseuse sous forme immature puis les précurseurs traversent le sang, où ils ne sont pas
identifiables, puis migrent dans les tissus où ils vont maturer en suivant les signaux locaux. Leur maturation est
fortement influencée par le micro-environnement ainsi que l'environnement physiologique ou pathologique.
Ils ont été décrits en 1878 ( thèse médecine Paul Erhlich, futur prix Nobel) mais ils restent difficiles à étudier
car ils possèdent :
-un rôle dans les manifestations allergiques établi après 1950
-des fonctions immunitaires restées inconnues jusqu'aux années 2000
Étymologie grec « masto » = nourriture
Les mastocytes sont accessibles uniquement par leurs protéines de surface.
I. Aspect en microscopie optique
Dans les tissus normaux, les mastocytes sont présents au dessous de la surface
épidermique (point violets). Ils sont donc très superficiels.
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Dans les tissus pathologiques, on observe une augmentation de la granulosité: les
cellules sont plus grosses, plus nombreuses et prennent un aspect en oreille de
souris. Elles sont porteuses d'une activation.
A fort grossissement, le mastocyte activé a des contours irréguliers et l'intérieur de son
cytoplasme est remplit de granules.
II. Aspect en microscopie électronique
Au repos :
Après l'activation : ( Dégranulation )
– Transmission, on observe des granules de
- Transmission: Diminution du nombre de
divers types et très hétérogènes ( gros, petits, dense )
granules, apparition d'espaces clairs autour
de certains d'entre eux : cela correspond à
des poches, des vacuoles vides qui ont vidé
contenu pendant l'activation ( flèche rouges)
- Balayage la cellule a une surface lisse et régulière
-Balayage : Les flèches jaunes indiquent que
parfois des granules entier vont exocyter, ce
sont des morceaux entiers de cellules qui
partent ( ces exosomes peuvent transporter
des médiateurs ou être présentateurs
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d'antigène à distance vers des sites éloignés.
Dans ce cas, on ne maitrise pas le site de
présentation de l'antigène qui n'est donc pas
forcement un ganglions)
III. Aspect en Immunofluorescence
Principe: on utilise des Anticorps ( AC) spécifiques des molécules d'intérêt que l'on souhaite identifier.
On a donc une reconnaissance précise des molécules choisies. Ces AC sont identifiés grâce à des marquages
avec des fluorochromes distincts ( de couleurs différentes).
Après superposition des images : Analyse de colocalisation
Cela permet de tirer des conclusions sur les modifications/localisations de protéines avant/après
activation.
en vert : marquage intracellulaire
en rouge: marquage des renforcements membranaires
en jaune : zone de colocalisation des protéines intracellulaire et membranaires
Pourquoi tous ces granules ??
Il en existe deux types ( /!\ à connaître )
• LES GRANULES SECRETOIRES
◦ Les plus gros : 500nm à 1μm (les mastocytes font entre 10 et 20 µm)
◦ stockage de dizaines de médiateurs préformés (dont l'histamine +++)
◦ libération très rapide au cours de la DEGRANULATION
Un mastocyte peut libérer en une fois jusqu'à 100% du contenu de ses granules sécrétoires et participer à de
multiples épisodes de dégranulation, avec un temps de régénération des granules de 72h. À la différence des
polynucléaires neutrophiles, la dégranulation du mastocyte n'engendre pas une mort cellulaire systématique.
Il redevient capable de dégranulation après 3 jours. Sa durée de vie prolongée peut provoquer des crises de
dégranulation.
•
LES VESICULES DE SÉCRETION
◦ Beaucoup plus petites : ne dépassent pas 80nm de diamètre
◦ Présentes dans toutes les cellules qui ont une activité de sécrétion protéique. Pour les
mastocytes, elles contiennent des cytokines notamment.
B. Physiologie de la dégranulation mastocytaire :
•
La dégranulation comporte deux étapes
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-translocation des granules du cytoplasme vers la membrane plasmique ( phénomène indépendant du
calcium)
-exocytose dépendante du calcium
•
•
La dégranulation est dose-dépendante ( dépendante de la quantité de stimulus )
La prof a vraiment insisté dessus
La cinétique de dégranulation est très rapide : 30% des granules est libéré à 1min ; 60% à 5min ;
100% à 45min ( Elle a dit qu'il fallait avoir un ordre de grandeur c'est à dire que l'activation complète (
dégranulation) totale se fait en 30/45min )
Exemple des allergies à l'arachide : Les sujets supportent des « traces » qui correspondent à des quantités
minimales mais à l'ingestion d'une cacahuète le choc anaphylactique survient. Cela prouve bien le caractère
dose-dépendant de la dégranulation : Celle-ci se fait à parti d'un seuil, variable d'un individu à l'autre.
/!\ A VRAIMENT APPRENDRE
L'exocytose peut se dérouler de deux manières
-fusion directe d'un granule avec la membrane plasmique , formation d'un «pore» et libération du
contenu granulaire dans l'espace extra cellulaire (fusion primaire)
-fusion de nouveaux granules avec la membrane d'un granule déjà ouvert à la membrane (
exocytose composée ou cumulative ) ce qui permet une augmentation de l'efficacité.
➔ Ce phénomène accentue le caractère cataclysmique de la dégranultion mastocytaire : des granules
profondément enfouis dans le cytoplasme peuvent ainsi libérer leur contenu sans translocation à la
membrane plasmique.
Maximov A, Science 2009
La fusion vers la membrane suit un processus identique à la synapse :
• lorsque la vésicule arrive à la membrane, elle rencontre un système de protéines régulées qui fait que le
granule ne fusionne avec la membrane qu'à certaines conditions. On assiste alors à un recyclage de la
membrane.
• Ensuite, des molécules de la famille « SNARE » vont s'associer à la membrane plasmique pour
rapprocher la vésicule de la membrane sans pour autant qu'un contact se fasse entre les deux.
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Rapprochement des SNAREs avec une autre molécule : la complexine ce qui permet un rapprochement
des membranes granulaire et plasmique, elles se préparent à fusionner.
Le Calcium va ensuite permettre la fusion entre la vésicule et la membrane.
•
/!\ Ce processus de fusion est exergonique ! Il n'y a pas besoin d'énergie dans le processus de dégranulation.
L'organisme met donc en place des systèmes pour éviter la dégranulation ( processus qui est à l'inverse
consommateur d'énergie )
Le fait que la dégranultion soit exergonique démontre son rôle de protection de l'organisme => il faut que la
cellule puisse dégranuler très rapidement !
PHYSIOLOGIE DE LA DÉGRANULATION ( explications plus poussées pour avoir entre 15 et 20 a l'examen
dixit la prof)
•
Le mécanisme général de la fusion vésiculaire chez les eucaryotes multicellulaires semble s'appuyer
sur un schéma moléculaire unique, qu'il s'agisse d'exocytose synaptique, endocrine ou des médiateurs
mastocytaires préformés
◦ Des protéines SNARE présentes sur les membranes à fusionner s'ammarent et forment un pont
moléculaire qui maintient les deux membranes contiguës
◦ Des protéines SM ( Sec1/Munc18) contrôlent la formation du complexe SNARE et coopèrent avec
celui-ci pour induire la fusion membranaire.
◦ L'entrée d'une synaptogamine, protéine détecteur de calcium, dans le complexe permet d'introduire
la régulation par le calcium; cette régulation calcique peut être modulée par l'intervention d'une
complexine qui stabilise le complexe SNARE tout en l'empêchant d'aller jusqu'à la fusion
membranaire.
◦ Les protéines impliquées dans les phénomènes de fusion des membranes sont particulièrement
bien conservées le plan phylogénétique .
Colocalisation de deux protéines impliquées dans la dégranulation
Pas besoin de connaître le nom des protéines
Principe à retenir: Couplage des protéines d'intérêt à des marqueurs fluorescents et observation de cellules au
repos ( granules intacts) et stimulées ( granules fusionnés avec la membrane plasmique ).
Au moment de l'activation, tout se retrouve au niveau de la membrane.
Vamp7 se trouve sur les granules et va donc suivre leur trajet jusqu'à la membrane durant l'activation
=> Si Vamp-7 inactivée = les granules ne vont pas a la membrane. Les mastocytes deviennent non
fonctionnels.
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Colocalisation 1 protéine granulaire et 1 protéine régulatrice « gatekeeper »
A 5min : réponse au stimulus
A 30min : repos ; corps cellulaire plus allongés. Les cellules sont en phase de récupération
Et après la dégranulation ?
Un complexe moléculaire appelé signalosome engendre
• Une réponse immédiate ( via la PKA qui active la libération d'histamine, tryptase..)
• Une réponse intermédiaire ( via la PLA2 qui active le métabolisme des phospholipides membranaires )
• Une réponse tardive ( via la transcription des gènes codant les cytokines et chemokines)
ET APRES LA DEGRANULATION?
Mastocyte
DEGRANULATION
histamine, tryptase,
chymase…
EFFETS IMMEDIATS:
vasodilatation, 
perméabilité vasculaire,
 adhésion leucocytes,
bronchoconstriction
SIGNALOSOME
TRANSCRIPTION
PKC
PLA2
ACTIVATION METABOLISME
PHOSPHOLIPIDES
MEMBRANAIRES  PGD2, LTB4,
LTC4, PAF
SYNTHESE CYTOKINES
ET CHEMOKINES: IL-3,
4,5,6,8,10,13, TNF…
EFFETS RETARDES:
inflammation, recrutement,
activation et survie
leucocytes, orientation
Th1/Th2, remodelage
tissulaire…
MAINTIEN EFFETS IMMEDIATS +
INITIATION EFFETS RETARDES
par recrutement leucocytes
La dégranulation (phase immédiate) est suivie par la production de métabolites de
l’acide arachidonique et l’induction de la synthèse de cytokines et de chémokines,
conduisant aux phases retardées, avec afflux et activation in situ de leucocytes et risque
de transition vers l’inflammation allergique chronique.
Dans l'asthme, on a plusieurs phases :
-la crise d'asthme qui est très spectaculaire ; +/- grave ( en fonction de la dégranulation )
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-Puis, poursuite du phénomène: phase inflammation qui conduit au remodelage tissulaire. C'est une phase
retardée qui est à l'origine de l'insuffisance respiratoire.
II. Fonctions des mastocytes
Les mastocytes participent à l'immunité innée et adaptative en tant que cellules sentinelles à l'interface
organisme-environnement extérieur, aux fonctions variées :
-défense antimicrobienne et antiparasitaire
-présentation d'antigène (ce n'est pas du tout leur fonction principale et ce n'est pas ce qu'il faut
mentionner en premier si on nous pose une question dessus)
-induction et régulation des réponses des lymphocytes T
Actuellement, le rôle le plus important du mastocyte en pratique médicale reste la phase effectrice la réponse
allergique : dégranulation massive et brutale avec libération de médiateurs préformés vasoactifs, pro
inflammatoires et nociceptifs, induite par l'interaction des immunoglobulines (Ig) E, portées par les récepteurs
membranaires RfcεI, avec l'allergène multivalent correspondant.
Dans la littérature scientifique de ces 10 années, de nombreux articles sur les fonctions des mastocytes chez les
animaux ont été publiés.
Résultats très souvent contradictoires ce qui complique la tache. On l'explique par un facteur rarement pris en
compte : la capacité du mastocyte à modifier ses réponses au cours de la manipulation.
On ne peut pas extrapoler les résultats. Ses données sont donc a regarder avec précaution.
C. « Le » médiateur préformé du mastocyte a ne jamais oublier : la tryptase
Les Sérine-peptidases sont très abondantes dans les granules des mastocytes humains et animaux.
La tryptase est quasi spécifique des mastocytes humains. Les tryptases humaines sont retrouvées sous trois
formes : alpha, béta et gamma. Seules les tryptases bêta semblent capables de donner des formes matures in
vivo.
A l'état basal, de faibles taux de zymogènes ( alpha ou beta protryptases ) sont libérés par les mastocytes et
détectés dans le sang circulant. Ce taux basal est prédictif des réactions à venir ( si il augmente : suspicion de
réactions allergiques à venir).
En l'absence d'activation, il y a production de monomère alpha et bêta tryptase qui passent dans la circulation.
On oublie la tryptase gamma car elle reste accrochée a la membrane ( absence dans la circulation et espace
extracellulaire ). La dégranulation mastocytaire provoque la libération de tryptase active (sous forme de
tétramère).
Elle est le seule marqueur irremplaçable de l'activité du mastocyte.
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La tryptase en pratique médicale
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Elle est à prélever si suspicion de choc anaphylactique
Quasi – spécifique des mastocytes : 10 à 15 pg/cellules ( 100 fois moins dans les basophiles )
Qu'elle soit en sécrétion continue ou brutale => elle renseigne sur la richesse en mastocytes ( mast cell
burden ) de l'individu et sur leur degré d'activité
La demi-vie de la tryptase sérique : 2 heures après une dégranulation
Sa stabilité dans le prélèvement sanguin est excellente, à +4°C comme à température ambiante
Bonne corrélation entre la libération d'histamine et celle de tryptase en cas d'anaphylaxie.
La mesure de la tryptase est désormais indispensable en première intention devant une suspicion
d'anaphylaxie ( Académie de Médecine 2008)
CE QU IL FAUT ABSOLUMENT RETENIR !!! ( pour avoir la moyenne )
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Le mastocyte est une cellule d'origine hématopoïétique qui subit une maturation tissulaire selon le
microenvironnement. Elle est présente aux interfaces organisme-milieu extérieur.
C'est une cellule sentinelle dont le rôle le mieux connu est celui d'effecteur de la phase immédiate de la
réaction allergique ( mais implication clinique de mieux en mieux connue dans de nombreuses autres
pathologies).
Elle présente
• de gros granules sécrétoires contenant des médiateurs préformés ( incluant l'histamine, principal
responsable des symptômes allergiques et la tryptase meilleur marqueur du mastocyte) dont l'exocytose
massive caractérise la phase immédiate de la réaction allergique.
• de petits granules contenant des médiateurs types cytokines, facteurs de croissance.. sécrétés en dehors
de la phase immédiate.
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