LE TISSU SANGUIN
Le sang est un tissu conjonctif spécialisé, composé de cellules (les éléments figurés) réparties dans un liquide (le plasma). L'ensemble est véhiculé dans le système circulatoire, selon un flux unidirectionnel rythmé par les contractions du coeur.
Les cellules sanguines sont : les globules rouges (ou érythrocytes), les globules blancs (ou leucocytes) et les plaquettes.
Le plasma est constitué d'eau, de sels minéraux, de molécules organiques (glucides, lipides et protides). Après coagulation, le plasma dépourvu de fibrinogène constitue le sérum.
I. LES ELEMENTS FIGURES DU SANG (Figure 1)
1. Les globules rouges (ou érythrocytes, ou hématies) sont des cellules hautement spécialisées, dépourvues de noyau. En forme de disque biconcave d'environ 7 à 8 µm de diamètre et de 0,8-2 µm d'épaisseur, elles possèdent un cytoplasme dépourvu d'organites mais contenant un pigment rouge, l'hémoglobine, qui se combine à l'oxygène au niveau des poumons pour former de l'oxyhémoglobine. Cette combinaison permet de véhiculer l'O2 jusqu'au niveau des tissus, où elle sera transformée en carboxyhémoglobine. Les hématies jeunes, qui viennent d'être libérées de la moelle osseuse dans le sang, contiennent encore quelques organites bien caractérisées (mitochondries et polyribosomes). Ces cellules sont appelées les réticulocytes, et représentent physiologiquement environ 0,5 à 2 % du nombre des hématies circulantes.
La membrane plasmique contient des substances particulières, correspondant à des systèmes d'antigènes génétiquement contrôles et indépendants. La présence de ces antigènes aboutit à la formation de différents groupes érythrocytaires (habituellement définis par l'existence d'anticorps correspondants, naturels ou surtout immuns).
La forme de disque biconcave facilite les échanges transmembranaires. Le maintien de cette forme dépend de la composition membranaire des hématies et demande une dépense énergétique à partir d'ATP.
Les érythrocytes sont des cellules déformables, ce qui leur permet de s'adapter à la taille variable des vaisseaux qu'ils traversent.
La concentration normale de globules rouges dans le sang est approximativement de 4,5 à 5,9 millions/mm3 chez la femme et de 4 à 5,4 millions/mm3 chez l'homme. Leur durée de vie est de 120 jours, à la suite desquels les érythrocytes sont détruits (hémolyse). La seule fonction physiologique du globule rouge est d'assurer le transport et le maintien à l'état fonctionnel de l'hémoglobine. Tout déficit de l'organisme en globules rouges se traduit comme un défaut d'oxygène au niveau des tissus. Il en est ainsi de l'anémie, définie par l'abaissement au dessous du niveau normal de la quantité d'hémoglobine circulante (en dessous de 12g/100 ml chez la femme, en dessous de 13 g/100 ml chez l'homme).
2. Les globules blancs (ou leucocytes), au nombre de 4.000 à 10.000/mm3 de sang total, sont des cellules nucléées correspondant à deux groupes principaux : les leucocytes granuleux et les leucocytes hyalins.
L'examen des frottis de sang permet de reconnaître les variétés de leucocytes et d'en établir les proportions relatives : c'est la formule sanguine.
a - les leucocytes granuleux (ou granulocytes, ou polynucléaires)
Représentant normalement environ 45 à 75 % de l'ensemble des leucocytes, ils possèdent un noyau à plusieurs lobes, ce qui a fait croire à tort qu'ils étaient multinucléés et leur a valu le nom de polynucléaires.
La présence de granulations cytoplasmiques spécifiques caractérise les polynucléaires, et permet d'en distinguer trois types (particulèrement bien visibles sur des colorations spéciales comme le May-Grünwald Giemsa).
Les polynucléaires neutrophiles, les plus nombreux (45 à 70 % de l'ensemble des leucocytes, soit 1800 à 7000/mm3) sont des cellules d'un diamètre de l'ordre de 10 à 12 µm. Le noyau possède 2 à 5 lobes (le plus souvent trois) réunis par de fines bandes de chromatine. Ce noyau est dense, peu actif (la cellule est incapable de mitose).
Le cytoplasme contient, en plus d'organites vitaux habituels peu abondants, deux types de granulations :
-les granulations neutrophiles, spécifiques, sont habituellement arrondies. D'un diamètre de l'ordre de 0,1 µm, elles contiennent phosphatases alcalines et des substances bactéricides comme des protéines cationiques appelées phagocytines.
-les granulations azurophiles, d'un diamètre de l'ordre de 0,5 µm, correspondent à des lysosomes (contenant donc des hydrolases).
Les polynucléaires neutrophiles ont une durée de vie courte (un à quatre jours) et interviennent dans les processus de défense de l'organisme (en particulier contre les agents bactériens). Ces cellules mobiles peuvent s'infiltrer entre les cellules endothéliales des vaisseaux et passer dans les tissus (diapédèse); pouvant ainsi être attirées dans les tissus par des substances spécifiques (chimiotactisme), elles sont douées du pouvoir de phagocytose (microphagocytose).
Les polynucléaires éosinophiles, représentant 1 à 3 % de l'ensemble des leucocytes (soit 50 à 300/mm3), ont un diamètre de l'odre de 12-15 µm mais se distinguent des polynucléaires neutrophiles par la présence de granulations spécifiques éosinophiles (acidophiles). En outre, le noyau est généralement moins lobé, volontiers en bissac.
Les granulations éosinophiles sont assez volumineuses (environ 0,5 à 1,5 µm) et présentent en microscopie électronique un cristal distinct. Elles correspondent à des lysosomes et contiennent notamment des phosphatases acides, de la cathepsine, des ribonucléases.
La durée de vie des polynucléaires éosinophiles dans le sang est probablement très courte. Ces cellules, douées de mobilité et du pouvoir de phagocytose, pourraient phagocyter spécialement des complexes antigène-anticorps et peut-être plus particulièrement les réagines en cause dans les processus allergiques.
Les polynucléaires basophiles, représentant 0 à 0,5 % de l'ensemble desleucocytes (soit 10 à 50/mm3), ont un diamètre de l'ordre de 15-18 µm. Le noyau irrégulier, en forme de trèfle, est souvent masqué par la présence des granulations basophiles spécifiques. Ces dernières (d'un diamètre de l'ordre de 0,5 µm) sont riches en histamine et en héparine.
Les fonctions des polynucléaires basophiles sont encore mal connues (peut-être rôle dans les réactions d'hypersensibilité retardée).
Au contraire des leucocytes granuleux, les leucocytes hyalins présentent un noyau régulier non polylobé et ne possèdent pas de granulations spécifiques. On en distingue deux catégories essentielles : les lymphocytes et les monocytes.
Les lymphocytes représentent 20 à 40 % de l'ensemble des leucocytes (soit 1500 à 4000/mm3).
Ils constituent une population de cellules dites "immunocompétentes", impliquées dans la coordination des réponses immunitaires de l'organisme.
L'aspect le plus courant est représenté par le petit lymphocyte. Cette cellule, d'une taille moyenne de 6 à 8 µm, possède un volumineux noyau dense tandis que le cytoplasme est réduit à une mince couronne périphérique. Les moyens ou grands lymphocytes (dont la taille peut atteindre 15 µm) sont peu nombreux.
Les lymphocytes circulant dans le sang sont capables de se fixer au niveau de tissus périphériques (en particulier dans les organes lymphoïdes comme le ganglion lymphatique et la rate). Ils peuvent recirculer par voie lymphatique ou sanguine, ce qui joue un rôle important dans les réactions d'immunité.
Les caractères des réactions immunitaires de l'organisme conduisent à distinguer plusieurs populations fonctionnelles distinctes de lymphocytes. Les lymphocytes T sont impliqués dans les réactions d'immunité à médiation cellulaire (infections virales, rejet de greffe, hypersensibilité retardée). Les lymphocytes B sont impliqués dans les réactions d'immunité à médiation humorale (infections bactériennes). La plupart des réactions immunitaires font intervenit les deux populations lymphocytaires T et B (phénomène de coopération).
De façon générale, l'activation des populations lymphocytaires de l'organisme par des antigènes aboutit à une transformation blastique spécifique et à la différenciation de lymphocytes à mémoire et de lymphocytes effecteurs.
Les lymphocytes effecteurs du système de l'immunité cellulaire (T) correspondent morphologiquement à des petits lymphocytes classiques et sont de différents types : vicaires ("helper"), cytotoxiques ou suppresseurs. Ces cellules élaborent des médiateurs chimiques, les lymphokines. Elles peuvent être caractérisées par la présence de marqueurs de surface (CD, ou 'clusters of differentiation'). Ainsi, les lymphocytes vicaires expriment le CD4 (lymphocytes T4) tandis que les lymphocytes cytotoxiques/suppresseurs expriment le CD8 (lymphocytes T8). Le rapport entre les taux de cellules circulantes des différentes sous-populations est un facteur biologique important, en particulier pour contrôler l'évolution de certaines infestations virales comme le SIDA. Normalement, le rapport T4/T8 dans le sang circulant varie entre 0,92 et 4,11.
Les lymphocytes effecteurs du système de l'immunité humorale (B) sont représentés par un aspect cellulaire particulier, correspondant au plasmocyte. Cette cellule, en fait rarement présente dans le sang circulant, est responsable de la synthèse d'anticorps (immunoglobulines). D'une taille de l'ordre de 15 µm, elle possède un noyau arrondi dont la chromatine est organisée en mottes (aspect en rayon de roue). Ce noyau est typiquement refoulé à un pôle de la cellule, tandis que le cytoplasme paraît fortement basophile (richesse en ergastoplasme). L'appareil de Golgi juxta-nucléaire est souvent visible en microscopie optique sous forme d'un croissant clair (arcoplasme).
Les monocytes représentent 3 à 7 % de l'ensemble des leucocytes (soit un nombre de 100 à 700/mm3). D'une taille de l'ordre de 15-18 µm, ces cellules possèdent des noyaux de forme variable, volontiers encoché. Un aspect très caractéristique correspond à un noyau tendu en drapeau entredeux côtés opposés de la cellule; la chromatine apparaît alors peignée (dessinant des stries parallèles). Le cytoplasme contient quelques rares granulations azurophiles.
Les monocytes appartiennent au système des phagocytes mononucléés de l'organisme, dont ils représentent la forme cellulaire circulante (secteur de distribution).
3. Les plaquettes (ou thrombocytes), dont le taux assez variable est de l'ordre de 150.000 à 300.000/mm3, sont de très petite éléments anucléés (1,5 à 2 µm de diamètre). Leur cytoplasme contient seulement quelques granulations colorées qui constituent le chronomère. Sur les frottis, elles tendent à s'agglutiner spontanément et forment de petits amas.
La microscopie électronique y met en évidence, en dehors de quelques organites, des vésicules de différents types (? contenant du fibrinogène, ? contenant des ions Ca2+ et de la sérotonine, ? contenant des hydrolases).
Les plaquettes ont une durée de vie de l'ordre de 8 à 12 jours, et sont détruites notamment dans le foie et dans la rate. Elles jouent un rôle important dans le processus d'hémostase (coagulation sanguine) où elles interviennent à de nombreux niveaux (hémostase primaire, coagulation plasmatique, rétraction du caillot). Elles assureraient également une fonction de protection des endotheliums vasculaires.
II. HEMATOPOIESE (Figure 2)
La plupart des cellules du sang circulant ont une durée de vie courte.
Leur formation à partir de cellules souches, ou hématopoïèse, s'effectue dans des tissus conjonctifs situés au sein de pièces osseuses, et constituant de façon générique la moelle osseuse. Cette moelle osseuse, dont le poids représente environ 1500 à 4000 gr chez l'adulte, correspond pour plus de la moitié à des zones inactives riches en cellules graisseuses (moelle jaune non hématopoïétique). Chez l'adulte, la moelle osseuse hématopoïétique ou moelle rouge est constituée par le tissu conjonctif situé dans les espaces ostéomédullaires des os spongieux, au niveau des os plats (côtes, sternum, bassin, ...) et des vertèbres.
L'hématopoïèse peut être étudiée histologiquement par le myélogramme ou la biopsie de moelle osseuse. Cette étude permet de distinguer et de caractériser plusieurs lignées cellulaires aboutissant à la formation des différentes cellules sanguines.
Les lignées se différencient à partir de cellules souches aux potentialités multiples, qui donnent naissance à des cellules progénitrices à l'origine de telle ou telle lignée. Les notions expérimentales de BFU (= burst-forming unit) et de CFU (= colony forming unit) témoignent des potentialités propres à tel ou tel type cellulaire.
La lignée érythroblastique aboutit à la formation des globules rouges. Elle comporte une phase de multiplication cellulaire suivie d'une phase de maturation. Le secteur de multiplication cellulaire part du proérythroblaste, auquel fait suite l'érythroblaste basophile, l'érythroblaste polychromatophile puis l'érythroblaste acidophile. Le secteur de maturation part de l'érythroblaste acidophile auquel fait suite, après perte du noyau cellulaire, le réticulocyte puis l'hématie. Seuls les hématies et, éventuellement, certains réticulocytes sont libérés dans le sang circulant.
L'érythropoïèse dure normalement de 5 à 7 jours, et permet théoriquement de donner naissance à 16 hématies à partir d'un proérythroblaste.
La lignée granuleuse aboutit à la formation des polynucléaires neutrophiles, éosinophiles et basophiles. Elle comporte également un secteur de multiplication regroupant des cellules en division, où se succèdent le myéloblaste, le promyélocyte, le myélocyte (correspondant au total à 3 ou peut-être 4 divisions mitotiques). Le secteur de maturation part du myélocyte, auquel succède le métamyélocyte puis le polynucléaire. Seuls les polynucléaires sont libérés dans le sang circulant.
Les granulations spécifiques des cellules neutrophiles, éosinophiles et basophiles apparaissent au cours de la granulopoïèse dès le stade promyélocyte. Les polynucléaires libérés dans le sang se répartissent en deux secteurs équivalents : un secteur circulant et un secteur marginal, en échange permanent. Les polynucléaires ne restent en moyenne qu'une douzaine d'heures dans le sang circulant, après quoi ils passent dans les tissus périphérique (ce passage tissulaire est irréversible).
La lignée lymphoïde aboutit à la formation de précurseurs des lymphocytes immunocompétents. Ces cellules libérées dans le sang circulant subissent ensuite une maturation spécifiques, au niveau du thymus pour les lymphocytes T et au niveau de la moelle osseuse pour les lymphocytes B.
La lignée monocytaire correspond, au niveau de la moelle osseuse, au secteur de production du système des phagocytes mononucléés. Elle aboutit, à partir de précurseurs (monoblaste et promonocyte), à la libération dans le sang des monocytes.
La lignée mégacaryocytaire donne naissance aux plaquettes. Dans cette lignée, le passage d'un stade cellulaire au suivant ne se fait pas par un processus de mitose habituel mais selon le phénomène d'endomitose (sans cytodiérèse) ce qui conduit donc à la formation de cellules polyploïdes. Les aspects cytologiques permettent de distinguer le mégacaryoblaste, le mégacaryocyte basophile, le mégacaryocyte granuleux puis le mégacaryocyte plaquettaire. Ce dernier type de mégacaryocyte contient des granulations intracytoplasmiques; l'éclatement du cytoplasme libère des fragments constituant les plaquettes.
La régulation de l'hématopoïèse fait intervenir de multiples facteurs, dont certains très généraux et communs à pratiquement toutes les lignées (comme la vitamine B12 et l'acide folique).
D'autres sont particuliers à telle ou telle lignée. L'érythropoïèse reste la mieux connue, pour laquelle le fer et la vitamine B6 sont indispensables à la formation de l'hème tandis que des facteurs hormonaux jouent un rôle essentiel, en particulier l'érythropoïétine.