LES EPITHELIUMS
Les épitheliums sont, par définition, des tissus constitués de cellules jointives sans interposition de matière fondamentale.
I. LES EPITHELIUMS DE REVETEMENT tapissent la surface du corps et les organes creux.
1. Organisation générale
Les épitheliums, non vascularisés, reposent sur une membrane basale qui les sépare du tissu conjonctif sous-jacent (Figure 1). La forme des cellules et le nombre d'assises cellulaires sont variables (cf. critères de classification). Ces épitheliums ne sont pas vascularisés et se nourrissent par diffusion à partir du tissu conjonctif.
a - la membrane basale est perméable et représente une barrière physiologique extrêmement importante (en particulier dans le domaine de la pathologie tumorale).
L'épaisseur de la membrane basale varie d'un épithelium à un autre, pouvant être visible en microscopie optique dès les colorations de routine ou seulement à l'aide de techniques spéciales (PAS, coloration des fibres de réticuline).
La microscopie électronique précise que la membrane basale comporte :
-une lame basale, d'une épaisseur de 500 à 1000 Å, au contact des cellules épithéliales. Elle est constituée d'un matériel fibrillaire très fin et de glycosaminoglycanes, d'origine épithéliale
-une lame réticulaire, d'épaisseur variable, constituée de fibres de réticuline élaborées par le tissu conjonctif.
b - la polarité des épithéliums de révêtement se définit par rapport à la membrane basale et à la surface de l'épithelium, permettant de décrire une partie basale et une partie apicale.
2. Différenciations cellulaires
Plusieurs différenciations cellulaires contribuent à renforcer la cohésion épithéliale, ou témoignent d'une adaptation fonctionnelle des cellules épithéliales.
a - différenciations des faces latérales : moyens d'union intercellulaires
Les faces latérales des cellules épithéliales sont en rapport avec celles des cellules voisines (il existe entre elles un espace de 100 à 300 Å).
Ces faces latérales sont rarement planes mais s'engrènent souvent pour constituer des images de tenon et de mortaise (Figure 2), favorisant les échanges intercellulaires. La cohésion épithéliale est liée à des phénomènes physico-chimiques tenant à la structure des membranes, ainsi qu'à l'existence d'un certain nombre de dispositifs spécialisés situés au niveau des faces latérales des cellules (Figure 2). Ces dispositifs peuvent être très localisés en forme de pastille (macula ou dispositif maculaire) ou plus diffus entourant alors l'ensemble de la cellule (zonula ou dispositif zonulaire).
-les jonctions serrées, ou macula occludens, ou tight junctions, visibles en microscopie électronique, réalisent la fusion des feuillets externes des membranes de deux cellules voisines. En dehors d'une union solide entre les cellules, cette fusion jouerait un rôle dans leur couplage électrique.
-les jonctions à interstice, ou gap junctions, ont la même structure que les dispositifs occludens mais présentent un écartement des feuillets externes des cellules au niveau de la zone d'accolement.
-les desmosomes, ou macula adherens, apparaissent comme des densifications affrontées des membranes cellulaires voisines. A leur niveau, il n'y a pas fusion mais accolement. Leur aspect en microscopie électronique est caractéristique sur les coupes perpendiculaires :
.les membranes cellulaires de deux cellules voisines se rapprochent et s'affrontent sur une faible surface
.à ce niveau les feuillets externes sont séparés par un espace d'environ 200 Å, contenant un matériel opaque aux électrons centré par une ligne dense médiane
.les deux feuillets internes de la membrane plasmique sont densifiés
.deux plaques cytoplasmiques, de structure lamellaire, sont plus ou moins séparées des feuillets internes. Un ensemble de tonofilaments converge vers ces plaques, qu'elles vont traverser en s'incurvant (relations avec le cytosquelette).
-les cadres épicellulaires (Figure 3, Figure 4), visibles en microscopie optique au pôle apical de certaines cellules épithéliales, correspondent à des structures très élaborées où s'associent trois types de moyens d'union (notion ultrastructurale de complexe de jonction) :
.une zonula occludens, à la partie apicale
.une zonula adhaerens
.une zone comportant des desmosomes maculaires, à la partie basale.
Ces divers dispositifs contribuent ainsi à la cohésion, à l'adhésivité, au soutien et à la rigidité des stuctures épithéliales. Ils se répartissent, de façon globale, en trois groupes fonctionnels :
-jonctions imperméables
-jonctions d'ancrage (site d'attachement de microfilaments)
-jonctions communicantes.
b - différenciations du pôle apical
.la condensation superficielle du cytoplasme se rencontre dans l'épithelium urinaire, où la partie apicale du cytoplasme se condense en une fine couche plus colorable. En microscopie électronique, la membrane plasmique présente à ce niveau de nombreux replis.
.les microvillosités sont des expansions cytoplasmiques cylindriques, surtout importantes dans les épitheliums d'absorption. Elles peuvent être isolées ou groupées à la surface des cellules épithéliales.
-le plateau strié (Figure 5) se présente en microscopie optique comme une formation de 0,5 à 1 µm de hauteur, à la partie apicale des entérocytes de l'épithelium intestinal. Sa structure n'est pas homogène mais finement striée longitudinalement, parallèlement au grand axe de la cellule.
En microscopie électronique, le plateau strié apparaît constitué de nombreuses microvillosités parallèles les unes aux autres et de même hauteur. Elles mesurent de 800 à 1000 Å de diamètre et peuvent atteindre 1 µm de long. Il y en a de deux à 300 par cellule et sont au nombre de 2.000.000 par mm2 d'intestin. Une couche glycoprotéique recouvre leur surface.
Chaque microvillosité possède un axe contenant des microfilaments, en rapport avec le réseau terminal (terminal web) du cytosquelette de la partie apicale de la cellule épithéliale.
Les microvillosités du plateau strié réalisent une augmentation considérable de la surface de l'entérocyte, favorisant les échanges à ce niveau.
-la bordure en brosse de l'épithelium du tube contourné proximal du rein est une structure comparable au plateau strié des entérocytes (de relief classiquement plus marqué).
-les stéréocils correspondent à de longues expansions cytoplasmiques immobiles agglutinées en pinceau. Rencontrés au niveau de l'épididyme et du canal déférent, ils joueraient un rôle de sécrétion et peut-être d'absorption.
.les cils vibratiles (Figure 6, Figure 7, Figure 8) se rencontrent dans les épitheliums de mouvement (voies aériennes).
Le pôle apical est occupé par des cils parallèles les uns aux autres et au grand axe de la cellule. Ils s'insèrent sur des corpuscules basaux intracytoplasmiques disposés en un même plan, bien visible en microscopie optique.
La microscopie électronique a précisé la structure fine de ces formations :
-le cil, de forme cylindrique, est constitué de 9 paires de tubules disposés en cercle et d'une paire centrale. Il mesure de 800 à 1000 Å de diamètre. Sa longueur, variable, atteint 2 à 3 µm dans la trachée.
-le corpuscule basal a une structure très voisine de cellule du centriole. Ce sont de petits cylindres de 9 triplets de tubules périphérique, sans triplet central. Des faisceaux de filaments se détachent de l'extrémité inférieure de chaque corpuscule basal pour constituer la racine ciliaire.
Les cils vibratiles sont animés de mouvements synchrones qui permettent aux cellules de déplacer les poussières ou petits corps étrangers qui se seraient déposés à sa surface.
c - différenciations du pôle basal
La membrane plasmique basale est toujours séparée de la lame basale par un espace d'une épaisseur de 1500 à 2500 Å.
Par places, des hémi-desmosomes assurent l'adhésivité des cellules épithéliales aux plans sous-jacents.
Dans certaines cellules épithéliales, la membrane plasmique peut s'invaginer plus ou moins profondément dans le cytoplasme et diviser le pôle basal de la cellule en un certain nombre de compartiments ("labyrinthe basal"). De nombreuses mitochondries peuvent s'aligner dans l'axe des replis de la membrane plasmique et donner un aspect strié au pôle basal de la cellule.
Les cellules épithéliales s'organisent au sein des épitheliums de revêtement pour constituer un tissu, c'est-à-dire "un ensemble de cellules de structure comparable spécialisées vers une même fonction".
a - critères de classification
.la forme des cellules (Figure 9) permet de distinguer des cellules pavimenteuses (plus larges que hautes), des cellules cubiques (hauteur et largeur identiques) et des cellules primastiques (=cylindriques)(plus hautes que larges)
.le nombres de couches cellulaires (Figure 9) permet de distinguer des épitheliums :
-simples : à une seule assise cellulaire
-stratifiés : à plusieurs assises cellulaires
-pseudo-stratifiés : dont la structure est plus ou moins complexe mais où toutes les cellules reposent par un prolongement sur la lame basale.
Lorsqu'un épithelium possède plusieurs assises cellulaires, sa description analytique tient compte de la forme des cellules les plus superficielles. Ainsi, par exemple, un épithelium pavimenteux stratifié correspond à une épithelium à plusieurs assises cellulaires dont les cellules les plus superficielles sont plus larges que hautes.
.certaines spécialisations cellulaires sont caractéristiques d'un épithelium donné. En dehors des spécialisations du cytoplasme déjà décrites (microvillosités, cils vibratiles), il peut s'agir de différenciations sécrétoires, comme par exemple la production de mucus.
-dans l'épithelium cylindrique simple à pôle muqueux fermé de l'estomac (Figure 10), toutes les cellules possèdent dans leur partie apicale une volumineuse boule de mucus. Ce dispositif assure au niveau de l'estomac un rôle de protection chimique (protégant la paroi de l'action du suc gastrique).
-dans d'autres épitheliums, comme l'épithélium intestinal, des cellules isolées peuvent élaborer du mucus visible à la partie apicale de la cellule et se dispersant clairement à la partie superficielle de l'épithelium. Ce sont les cellules muqueuses à pôle muqueux ouvert, ou cellules caliciformes (Figure 11).
.fonction des épitheliums : certains épitheliums de revêtement assurent des fonctions plus spécifiques d'absorption, de mouvement, de protection (chimique, physique) ...
b - l'organisme humain comporte de nombreux types d'épitheliums
-épitheliums pavimenteux simples : endothelium vasculaire, mésothelium
-épitheliums cubiques simples : canaux biliaires, épithelium germinatif de l'ovaire
-épitheliums prismatiques simples :
.canaux excréteurs des glandes
.à pôle muqueux fermé : épithelium gastrique
.à plateau strié avec cellules caliciformes : intestin
.à bordure en brosse : tube contourné proximal du rein
.ciliés : petites bronches, trompes utérines
.épitheliums stratifiés
-épitheliums pavimenteux stratifiés : ou épitheliums malpighiens, dont on distingue deux grands types en fonction de l'existence d'une différenciation cellulaire particulière, la kératinisation.
.l'épithelium malpighien kératinisé constituant l'épiderme (Figure 12) comporte, de façon caractéristique, plusieurs assises cellulaires :
..couche basale, faite d'une assise de cellules cubiques avec des mitoses
..couche des cellules à épines, faite de plusieurs assises de cellules polygonales qui semblent réunies en microscopie optique par des ponts intercellulaires (épines). Cet aspect correspond en fait en microscopie électronique à la présence de nombreux desmosomes. Certaines cellules sont en division mitotique.
..couche granuleuse dont les cellules deviennent aplaties "en navette" et contiennent de volumineuses granulations fortement colorables. Ces granulations correspondent à l'accumulation d'éléidine et de kératohyaline, précurseurs de la kératine molle de la peau (par opposition à la kératine dure des annexes cutanées).
..couche cornée, constituée de plusieurs assises de cellules aplaties chargées de kératine molle. Les cellules sont mortes, dont les noyaux disparaissent. Elles s'éliminent en surface par desquamation. Il est possible de décrire trois zones dans la couche cornée : couche translucide, couche compacte et couche desquamante.
L'épiderme joue un rôle essentiel de protection de l'organisme. La couche basale et la couche des cellules à épines sont le siège de divisions mitotiques et ont une valeur germinative. Elles sont souvent appelées "corps muqueux de Malpighi" (bien que certains auteurs réservent ce nom à l'ensemble des trois couches profondes de l'épiderme).
.les épitheliums malpighiens non kératinisés, par exemple au niveau de l'oesophage ou du vagin, sont des épitheliums pavimenteux stratifiés non kératinisés. Ils présentent à décrire (Figure 13) :
..une couche basale de cellules cubiques, avec des mitoses
..une couche para-basale de cellules polyédriques
..une couche intermédiaire de cellules qui tendent à s'aplatir
..une couche superficielle de cellules aplaties (pavimenteuses) dont les noyaux deviennent pycnotiques mais persistent clairement dans toutes les cellules jusqu'à la surface de l'épithelium.
Ces épitheliums malpighiens non kératinisés se caractérisent ainsi par l'absence de kératinisation, ainsi que par une charge en glycogène des cellules superficielles.
-épithelium cubique stratifié : canaux excréteurs de certaines glandes
-épithelium cylindrique stratifié : cul-de-sac conjonctival, urèthre terminal
.épitheliums pseudo-stratifiés
-la quasi-totalité des épitheliums pseudo-stratifiés de l'organisme humain sont des épitheliums prismatiques pseudo-stratifiés, pouvant être
.non ciliés : ampoule uréthrale
.ciliés : épididyme
.stéréociliés : épididyme
.ciliés avec cellules caliciformes : épithelium respiratoire
-l'urothelium, ou épithelium transitionnel ou épithelium polymorphe ou épithelium para-malpighien représente un exemple très particulier au niveau des voies urinaires. Cet épithelium pseudo-stratifié est constitué de cellules reposant toutes sur la lame basale mais dont l'aspect a conduit à décrire : une couche de cellules basales, une couche de cellules en raquette et une couche de cellules superficielles. La disposition particulière des cellules vise à favoriser l'adaptation des organes urinaires à leurs modifications de volume (en particulier au niveau de la vessie) (Figure 14, Figure 15).
4. Renouvellement des épitheliums
La durée de vie des cellules épithéliales est brève, bien que variable d'un organe à l'autre (intestin 36 heures). Elles sont renouvellées en permanence dans des "zones germinatives".
Dans les épitheliums stratifiés, la zone germinative correspond à la zone la plus profonde (épitheliums malpighines) au contact de la lame basale. L'axe des mitoses est perpendiculaire à la vitrée et l'une des cellules-filles est incluse dans la couche supérieure (où elle peut encore se diviser).
Dans les épitheliums simples, l'axe des mitoses est parallèle à la membrane basale et les deux cellules-filles reposent sur la vitrée. Il existe, en général, une zone privilégiée où les cellules se divisent activement, glissant ensuite sur la vitrée vers des régions où les divisions sont moins nombreuses (intestin). Au terme de leur existence, les cellules se détachent de la lame basale et sont éliminées dans la lumière.
Les glandes (épitheliums glandulaires) correspondent à des tissus dont les cellules élaborent des produits spéciaux (= produit de sécrétion) qu'elles n'utilisent pas elles-mêmes mais qu'elles excrètent pour l'usage d'autres éléments de l'organisme.
1. Fonction glandulaire
a - toutes les cellules sont capables d'élaboration, de sécrétion. La fonction glandulaire se caractérise par le fait que le produit de sécrétion élaboré par la cellule n'est pas utilisable par la cellule elle-même. Ce produit est éliminé par la cellule, puis utilisé par la collectivité cellulaire qui constitue l'organisme (pour reprendre les termes de Policard).
Une cellule glandulaire doit ainsi effectuer deux démarches : sécrétion et excrétion. Nous appelerons extrusion ou excrétion exocellulaire l'excrétion du produit élaboré par la cellule pour la distinguer de l'excrétion glandulaire (excrétion du produit de sécrétion par des organes glandulaires).
b - la fonction glandulaire se décompose le plus souvent en trois phases
.la phase de sécrétion peut être continue ou discontinue. Elle consiste en la captation de métabolites venus des vaisseaux sanguins voisins par l'intermédiaire du tissu conjonctif. Parfois ceux-ci ne font que traverser la cellule (glandes aquipares) mais, dans l'immense majorité des cas, ils sont transformés en un produit spécifique, caractéristique de la cellule. Cette spécificité dépend du génome cellulaire.
La cellule glandulaire connaît une polarité sécrétoire, indiquée par la position des organites. En général, la synthèse commence au pôle basal de la cellule où sont localisés l'ergastoplasme et le chondriome puis se poursuit dans l'appareil de Golgi. Dans la plupart des cas, l'appareil de Golgi est supra-nucléaire et marque le pôle sécrétoire de la cellule. Le produit de sécrétion ainsi élaboré est accumulé au pôle apical de la cellule (pôle d'excrétion).
.la phase de mise en charge correspond au stockage intracellulaire du produit de sécrétion, sous forme diverse (grains, vacuoles, ...).
.la phase d'extrusion n'est jamais continue (ce qui explique l'accumulation du produit de sécrétion dans la cellule). Elle peut s'effectuer selon trois modalités principales (Figure 16) :
.excrétion mérocrine : des vacuoles contenant le produit de sécrétion s'ouvrent à la surface. La cellule ne souffre pas et reprend, sans dommage, un autre cycle sécrétoire (exemple : glande parotide).
.excrétion holocrine : la cellule ne parcourt qu'un seul cycle sécrétoire. La cellule se charge d'une quantité considérable de produit de sécrétion et meurt. Le produit glandulaire sera constitué par l'ensemble de la cellule qui est entièrement excrétée par la glande. C'est le cas, chez l'homme, de la glande sébacée.
.excrétion apocrine (ou holo-mérocrine) : le produit de sécrétion est accumulé au pôle apical de la cellule, qui se détache lors de l'extrusion. La cellule glandulaire, conservant son noyau et ses organites, reprend ensuite un nouveau cycle sécrétoire (exemples : glande mammaire et certaines glandes sudoripares).
2. Différents types de glandes
La fonction glandulaire est très générale et l'organisme humain contient différents types de glandes :
-glandes unicellulaires situées au sein d'un épithelium de revêtement (exemple des cellules muqueuses caliciformes)
-glandes intraépithéliales (petits groupements de cellules glandulaires au sein d'un épithelium de revêtement)
-le plus souvent, des cellules glandulaires groupées en organes microscopiquement ou anatomiquement individualisées.
Le mode d'excrétion glandulaire permet de distinguer les glandes endocrines et les glandes exocrines.
a - les glandes endocrines déversent leur produit de sécrétion ou hormone dans le sang et sont donc richement vascularisées. Chaque cellule glandulaire est au contact d'un capillaire sanguin. Par contre, les glandes endocrines sont dépourvues de canaux excréteurs (vide infra, glandes exocrines).
L'organisation cellulaire permet de distinguer (Figure 17) :
-les glandes endocrines d'architecture vésiculaire, comme la thyroïde, où les cellules se disposent en une seule couche pour constituer de petites sphères ou vésicules. Cette disposition permet un stockage extracellulaire du produit de sécrétion lors de la phase de mise en charge. En périphérie des vésicules, les cellules glandulaires sont séparées par une lame basale d'un tissu conjonctif richement vascularisé.
-les glandes endocrines d'architecture trabéculaire, où les cellules glandulaires se groupent en travées entre lesquelles cheminent de nombres capillaires sanguins (ici encore en contact étroit avec les éléments excréteurs).
b - les glandes exocrines sont en relation avec la surface de l'organisme ou la lumière d'un organe creux par l'intermédiaire d'un canal excréteur. C'est par ce canal excréteur que sera draîné le produit de la sécrétion glandulaire.
-selon la forme des glandes, on distingue (Figure 18) :
.des glandes tubuleuses, simples tubes dont la partie distale est constituée de cellules sécrétrices et la partie proximale, ayant la signification d'un canal excréteur, de cellules ne sécrétant pas. La forme du tube conduit à distinguer des glandes tubuleuses droites et des glandes tubuleuses contournées.
Les glandes tubuleuses simples ne comportent qu'un seul tube sécrétoire. Les glandes tubuleuses composées sont constituées de plusieurs tubes débouchant dans un même canal excréteur.
.des glandes acineuses, ayant la forme d'une sphérule limitée par une membrane basale sur laquelle reposent les cellules sécrétrices. Les cellules limitent une lumière dans laquelle est déversée le produit de sécrétion, lequel est ensuite draîné par un canal excréteur.
Les glandes acineuses simples ne comporent qu'un seul acinus sécrétoire. Les glandes acineuses composées sont constituées de plusieurs acini qui, par l'intermédiaire de leurs canaux excréteurs particuliers, se déversent dans un canal excréteur commun.
Une variété d'acinus est le tubulo-acinus, plus allongé, ovalaire à la coupe.
.des glandes alvéolaires, où les formations glandulaires sont moins régulières, en forme de sac plus ou moins bosselé. Elles peuvent être simples ou composées.
.des glandes lobulées (Figure 19). Certaines grosses glandes (gl. salivaires, pancréas) sont organisées en lobules, séparés les uns des autres par du tissu conjonctif. Chaque lobule est constitué de glandes acineuses composées draînées dans les lobules par des canaux intra-lobulaires; ces derniers sont draînés en dehors des lobules par des canaux interlobulaires.
-la sécrétion glandulaire peut être définie selon plusieurs critères :
.en fonction de la nature physiologique du produit élaboré : salive, sueur, sebum
.en fonction de la nature biochimique du sécrétat correspondant parfois à des aspects morphologiques très particuliers
..ainsi, les glandes muqueuses produisent du mucus. Ce sont le plus souvent des glandes acineuses ou tubulo-acineuses, dont les cellules hautes limitent une lumière bien visible. Le cytoplasme, clair sur les colorations de routine, est occupé dans ses 4/5 supérieurs par de volumineuses boules d'un précurseur du mucus (le mucigène). Le noyau est aplati, refoulé au pôle basal de la cellule de même que les organites (Figure 20).
..les glandes séreuses produisent des ferments. Les acini sont constituées de cellules pyramidales limitant une lumière à peine visible. Le noyau arrondi est situé à l'union du 1/3 basal et du 1/3 moyen de la cellule. Le tiers basal de la cellule contient un ergastoplasme très développé, qui lui confère typiquement une forte basophilie; le tiers apical contient des grains de sécrétion (pro-ferments)(Figure 20).
..si certaines glandes sont séreuses pures ou muqueuses pures, d'autres contiennent des acini des deux types. Ce sont des glandes séro-muqueuses (par exemple, la sous-maxillaire).
-en dehors des cellules sécrétrices, certaines glandes contiennent des cellules destinées à faciliter l'excrétion glandulaires : les cellules myo-épithéliales. Situées dans un dédoublement de la lame basale, ces cellules aplaties envoient de nombreux prolongements qui entourent la convexité de la glande. Le cytoplasme contient des filaments contractiles. Leur contraction exerce une pression localisée et favorise l'excrétion du sécrétat dans les canaux excréteurs (gl. salivaires, gl. sudoripares)(Figure 21).
-les canaux excréteurs des glandes exocrines sont souvent de simples voies de passage pour le produit de sécrétion. Mais ils peuvent également jouer un rôle important dans l'élaboration du produit de sécrétion, soit en réabsorbant certains éléments (comme de l'eau) soit en sécrétant un produit complémentaire (canaux excréteurs des voies salivaires).
c - glandes mixtes. Certaines glandes anatomiquement individualisées possèdent à la fois des structures endocrines et des structures exocrines.
Ainsi par exemple, le pancréas est une glande exocrine élaborant le suc pancréatique déversé dans la lumière du tube digestif par des canaux excréteurs. Il contient également des formations glandulaires endocrines, responsables de l'excrétion dans le sang circulant d'hormones comme l'insuline et le glucagon.