Anatomie, embryologie et physiologie de la cornée

Anne Faucher, MD, FRCSUniversité de Sherbrooke

Septembre 2000

Anatomie macroscopique

1/6 de la tunique extérieure de l’œilCirculaire vue face postérieureOvale vue face antérieure: proéminence des limbes supérieur et inférieurDiamètres 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 µmPériphérie = 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 ≈ sphériquePériphérie plus plate: plus en nasal qu’en temporal

Anatomie microscopique

Cornée est constituée de 5 couches :

1. Épithélium2. Membrane de

Bowman3. Stroma4. Membrane de

Descemet5. Endothélium

Épithélium

Dérivé de l’ectoderme de surfaceÉpithélium pavimenteux stratifié non-kératinisé: devient transitionnel puis conjonctival au limbe4 à 6 couches de cellulesReprésente 5 à 10% de l’épaisseur cornéenne (≈ 50 µm)Migration des cellules vers la surface‘Turnover’ ≈ 7 jours

Épithélium

3 couches de cellules:

1. Superficielles2. ‘Wing cells’3. Cellules basales

Membrane basale

Membrane de Bowman

Bande de fibrilles de collagène désorganisés: se fusionnent en postérieur avec stromaCollagène type I8 à 12 µmAttachée au stroma par des fibrilles de collagèneS’étend de limbe à limbe: dômeNe peut se remplacer

Stroma

Constitue ≈ 90% de l’épaisseur cornéenneComposé de 3 éléments:

1. Fibres de collagène2. Kératocytes3. Matrice extra-cellulaire

Stroma: collagène

Fibres de collagène type I (III, V, VI)Arrangement en lamelles:

S’étendent de limbe à limbeArrangement plus régulier en postérieur:

Antérieur: courtes et minces, interconnectionsPostérieur: longues, larges et épaisses, peu d’interconnections

Lamelles arrangées en angles les unes par rapport aux autres

Stroma: kératocytes

Fibroblastes produisant du collagèneSituées entre les lamelles de collagène3 à 5 % du volume stromal‘tight junctions’Maintien du collagène et de la matrice extra-cellulairePeuvent entrer dans une phase fibroblastique si blessure ou œdème aigü

Stroma: matrice extra-cellulaire

Composée de protéoglycans:Keratan sulfateChondroitin sulfateDecorinDermatan sulfateLumican

Probablement importante pour garder distance assez constante de 60 µm entre les fibrilles

Membrane de Descemet

Membrane basale sécrétée par l’endothéliumCollagène type IVComposée:

Couche antérieure bandéeCouche 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 cellulesHexagonalesInterdigitations et complexes jonctionnels: empêchent eau d’entrer dans le stromaAmitotique: s’élargit pour tenter de maintenir fonctionStress → pléomorphisme et polymégatisme

Endothélium

Densité cellulaireNaissance: 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 VFibres sympathiques: ganglion cervical supérieur

Nerfs ciliaires longs → espace suprachoroïdien12 à 16 branches nerveuses arrangées circonférentiellement autour du limbe

Innervation cornéenne

Nerfs voyagent quasi radialement à travers le 1/3 antérieur du stromaS’embranchent antérieurement en un dense plexus sub-épithélialPénètrent membrane de Bowman →terminaisons nerveuses à l’épithéliumPerdent leurs cellules de Schwann en pénétrant l’épithélium

EmbryologieDébute vers 5 à 6 semainesDétachement de la vésicule optique → couche restante = épithéliumFin 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 collagèneÀ 6 sem., des cellules de la crête neurale envahissent la zone acellulaire: périphérie →centreFibroblastes produisent du collagèneProduction de hyaluronidase fait disparaître l’ac. hyaluronique → ↓ œdème cornéen → cornée s’amincit

Embryologie

Production de keratan sulfateDans la 9e sem., couches stromales s’étendent en postérieur: organisation graduelle en lamellesL’endothélium produit une membrane basale puis s’aplatit en une seule coucheDescemet visible à ≈ 4 moisBowman: reste de la zone acellulaire vs sécrétée par épithélium

Embryologie

Zonula occludens au niveau endothélium visibles dans le 4e moisÉpithélium exposé au liquide amniotique ad 3 mois: fusion paupièresPeu après fermeture des paupières, terminaisons nerveuses envahissent le stromaÀ la naissance, cornée est relativement large par rapport au reste du globe oculairePlus grande partie de la croissance se fait de l’âge de 6 mois à 1 an: taille adulte entre 1 et 2 ans

Métabolisme

GlucosePrincipal nutrimentProvient en majorité de l’humeur aqueuse; quantités infimes proviennent des larmes et du limbeCatabolisme:

Glycolyse (85%): lactateHexose monophosphate shunt (15%): pyruvate →cycle de Krebs

Métabolisme

Glucose2 sous-produits:

CO2: diffusion à travers membranes cellulaires + pompe endothélialeLactate: diffusion à travers stroma et endothélium

Prise de glucose correspond à quantité de lactate éliminéHypoxie → accumulation lactate → osmose → œdème stromal ± dysfonction endothéliale

Métabolisme

Cornée a aussi besoin d’acides aminés, vitamines et autres nutriments: amenés par humeur aqueuse

Métabolisme

OxygèneVient de la diffusion par les larmes (infimes quantités viennent de l’humeur aqueuse)Pendant le jour, un surplus est fourni par l’atmosphèreLa nuit, en partie fourni par vascularisation des paupièresCornée plus mince le jour: évaporation →hypertonicité des larmes → osmose

Physiologie

Épithélium:Fonction première: barrièreTransport actif Na+:

Na+/K+ ATPaseLarmes vers stroma

Transport actif Cl-Stroma vers larmesRégulé par complexe récepteur ß-adrénergique/ adénylate cyclase

Physiologie

StromaConsidéré comme compartiment extra-cellulaire re peu de cellulesGAGs ont charge -: force de gonflement du stroma: ‘imbibition pressure’Capacité de la cornée à se gonfler ↓ àmesure que son hydratation ↑: ‘stromal pressure’IP = TIO - SP

Physiologie

EndothéliumSécrètent du bicarbonate et du Na+ dans l’humeur aqueuse: crée un gradient osmotique qui équilibre la tendance au gonflement du stromaSystème indépendant du Cl-

Physiologie

Endothélium3 grandes composantes à la pompe cornéenne:

Pompe ionique Na+/K+: surface aqueusePompe ionique Na+/H+: membrane plasmatique latéraleDiffusion passive de K+:

Production de H+: transport actif membrane basaleProduction HCO3-: diffusion passive dans mitochondries endothéliales

Contrôle de l’hydratation stromale

Propriétés optiques

3 critères optiques pour bien voir:1. ‘smoothness’2. Forme sphérique3. TransparenceAu centre (4 mm central), faces antérieure et postérieure quasi sphériques

Propriétés optiques

Avec épaississement périphérique, surface antérieure devient plus plate: pire en nasalRayons 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 larmesSolution solubles dans l’eau et les lipides nécessaire: ‘pro-drogues’

Techniques d’examen de la cornée

Méthodes d’illumination directe:Illumination diffuseIllumination en fenteRéflexion spéculaire

Méthodes d’illumination indirecte:Illumination proximale‘Sclerotic scatter’Rétroillumination