UE10 – Tissu sanguin.

Mr. Touahri

Date : 29/01/2018 Plage horaire : 10h45 – 12h45

Promo : P2 2017/2018 Enseignant : Mr. Touahri

Ronéistes : Pelabere Valentin Jacquet Flavien

Histologie fonctionnelle de la moelle

I. Définition

II. La moelle osseuse

1. Développement embryonnaire

2. Répartition topographique selon l’âge

3. Répartition quantitative

4. Le microenvironnement médullaire

III. Les cellules souches hématopoïétiques

1. Les cellules souches multipotentes (stem cells)

2. Les précurseurs hématopoïétiques

3. Cinétiques des cellules souches

4. Marqueurs de différenciation des cellules hématopoïétiques

IV. Régulation de l’Hématopoïèse

1. Facteurs de croissances hématopoïétiques

2. Récepteurs au facteurs de croissance hématopoïétique

3. Mécanisme d’action des facteurs de croissance

4. Régulation négative de l’hématopoïèse

5. Rôle du microenvironnement médullaire

V. Exploration de l’hématopoïèse (cours « examens complémentaires »)

I. Définition

L’Hématopoïèse se passe dans la moelle osseuse, et 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 dans l’organisme (la colonne « demi-vie » est à connaitre).

La transfusion de polynucléaires neutrophiles (en cas d’agranulocytose, de neutropénie) est très rarement

effectuée 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 (indication très rare).

L’hématopoïèse se distingue en 2 types : Myélopoïèse et Lymphopoïèse.

La myélopoïèse correspond à tout ce qui concerne les globules blancs (Granulopoïèse), les globules rouges

(Erythropoïèse), les plaquettes (Thrombopoïèse) et les monocytes (Monocytopoïèse) tandis que la

lymphopoïèse reste un peu à part.

II. La moelle osseuse

1. Embryologie

• 3ème semaine : îlots érythroblastiques dans le mésoderme (au niveau du sac vitellin)

• 3ème au 6ème mois : érythropoïèse dans le foie et la rate,

• A partir du 6ème mois : hématopoïèse médullaire prend le relais mais elle débute au 4ème mois,

L’hématopoïèse hépatosplénique disparaît à la naissance.

2. Topographie selon l’âge

Chez l’enfant l’hématopoïèse se fait essentiellement au niveau du tibia (très riche), du fémur et des côtes (on

ne peut pas les ponctionner) alors que chez l’adulte elle se fait au niveau de l’os pelvien (bassin), du sternum

et des vertèbres. 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.

Topographie de l’hématopoïèse

La cellularité au niveau du sternum se situe entre 60 et

80%.

3. Répartition quantitative

La composition de la moelle en lymphocytes diminue jusqu’à environ 10% à l’âge adulte. Ainsi, l'enfant fabrique beaucoup plus de lymphocyte que l'adulte.

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%).

• Histologie

La moelle hématopoïétique est un tissu d’origine conjonctive très spécialisé et richement vascularisé, séparé

de l’os spongieux par l’endoste, 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 stromale, composé par les 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 (adipocytes).

NB : Artère périostée venant du muscle

Artère afférente = artère nourricière

Schéma de la moelle osseuse.

L'espace hématopoïétique se situe entre les petits sinus. Les cellules hématopoïétique y pénétreront une fois

mures pour passer dans la circulation générale.

3. 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

Nb : Ce schéma est mal fait pour le prof.

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.

L’anatomie du sinus.

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.

Les vaisseaux assurent l’arrivée du sang et le départ des cellules par les sinus, et le sang permet la

maturation et la différenciation des cellules. Les sinus ne sont pas des milieux fermés car il y a passage du

sang et des facteurs de croissance.

• La barrière médullo-sanguine

Les cellules endothéliales forment un revêtement mince et continu de 2-3 µm 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. Les cellules endothéliales ne sont pas étanches.

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.

Même schéma que le précédent mais plus détaillé.

L'expulsion du noyau se fait généralement avant de passer l'endothélium. Cependant il est possible que cette

éjection se fasse pendant le passage du réticulocyte dans l'endothélium. Ce noyau sera phagocyter par le

macrophage.

Passage transendothétial d’un amas qui va

libérer les plaquettes dans les sinus (système veineux). Ces mégacaryocytes se fragmenteront pour donner

des plaquettes.

Les cellules endothéliales ne sont pas fixes car elles permettent le changement du volume des sinusoïdes par

glissement entre elles pour laisser un passage (diapédèse).

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, ce qui va entrainer une diminution

de la production des globules (il existe une coloration spéciale pour mettre en évidence ces fibres).

(Coupes semi-fines contraste interférentiel différentiel, objectif x1000)

Fibres de réticulines.

Schéma présentant l’hématopoïèse au niveau de la corticale et montrant le stroma (par exemple la cellule

verte ( cellule stromale) et la cellule jaune (adipocyte)).

Schéma de la niche hématopoïétique mettant en évidence la structure de la moelle osseuse et le passage de

certaines cellules, après différenciation et maturation, dans le sang grâce aux sinus (leucocytes et

mégacaryocytes). Le prof insiste sur ce schéma, il énumère toutes les légendes.

III. Les cellules souches hématopoïétiques (important)

Les cellules sanguines matures fonctionnelles sont destinées à vivre seulement de quelques heures (PN,

24heures) à quelques semaines (GR) avant d’être détruites. Afin de compenser cette destruction rapide, le

système hématopoïétique doit produire quelques 1013 cellules par jour. Ce système est donc très actif, très

dynamique. 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’auto renouvellement la cellule

se multiplie en gardant ces caractéristiques.

Une fois matures, les cellules non plus la capacité de se différencier ou de s'auto-renouveller.

1. Les cellules souches multipotentes

La cellule souche primitive s’auto-renouvelle et a une capacité de différenciation qui est faible.

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 (plus de 20% de

myéloblastes)). De même on peut avoir des leucémies érythroblastiques.

La leucémie se caractérise par le blocage des cellules hématopoïétiques au niveau de cellules blastiques

(myéloblastes, érythroblastes).

Une lame de BOM avec plein de PNN est dite « contaminée par le sang » car les PNN sont majoritairement

présent dans le sang et non dans la moelle.

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 hématopoïétiques

Acquisition des marqueurs membranaires CD spécifiques de lignée :

CFU-GEMMk (granulocyte, erythroblaste, 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 et que

c’est donc une cellule à stade très précoce.

CFU = colony-forming unit CD = cluster de différenciation

IV. Régulation de l’hématopoïèse (il ne s’attarde pas dessus)

1. Facteurs de croissance hématopoïétiques (aide à la maturation, la multiplication et la différenciation)

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

et EPO commercialisées).

Les 3 schémas suivants sont à titre indicatif :

2. Récepteurs aux facteurs de croissance hématopoïétiques

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 endo-

membranaire 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.

3. Mécanisme d’action des facteurs de croissance (FC) (pas très important selon le prof)

- 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.

Homing : lorsque l'on injecte des c/ souches appartenant au patient, elles sont capable de regagner la moelle

osseuse.

PAS D'ANNALES

Résumé du prof :

Les points essentiels de ce cours sont :

- les cellules hématopoïétiques

- l’arbre sinusoïdal

- le phénomène de diapédèse

- les paragraphes sur l’auto-renouvellement et la différenciation

- les différentes cellules matures que l’on trouve dans le sang