Moelle osseuse

La moelle osseuse est le site principal de l’hémopoïèse

La moelle osseuse occupe les espaces entre les trabécules de l’os médullaire (voir chapitre 13) et se compose de sinus vasculaires très ramifiés et d’un échafaudage de réticuline, les interstices étant remplis de cellules hémopoïétiques (Fig. 7.20).

En plus de sa fonction hémopoïétique, la moelle osseuse, ainsi que la rate et le foie, contiennent des cellules macrophagiques fixes, qui éliminent les globules rouges âgés et défectueux de la circulation, par phagocytose. Il joue également un rôle central dans le système immunitaire, étant le site de maturation des lymphocytes B, qui produisent des anticorps (voir Chapitre 8).

La moelle osseuse a un ensemble très développé de sinusoïdes vasculaires

La moelle osseuse est alimentée par des branches médullaires dérivées de l’artère nutritive de l’os, qui perce l’os cortical à travers un canal nutritif, dégageant une série de petites branches vers l’os cortical et médullaire. Ceci est augmenté par de plus petits vaisseaux du muscle et du périoste entourant l’os, qui pénètrent de la même manière dans l’os cortical. Un réseau capillaire s’ouvre sur une série bien développée de sinusoïdes à paroi mince, qui se vident dans un grand sinus central. Le sang quitte l’os par le canal nutritif.

Les sinusoïdes de la moelle osseuse sont tapissées de cellules plates (cellules endothéliales), qui tapissent normalement les vaisseaux sanguins, et celles-ci reposent sur une membrane basale discontinue. Par endroits, le cytoplasme des cellules endothéliales est si mince que la barrière endothéliale n’est guère plus que les couches internes et externes de la membrane cellulaire endothéliale. Les cellules sanguines matures adhèrent probablement à l’endothélium sinusoïdal de la moelle avant d’être libérées dans la circulation.

Les cellules de soutien de la moelle osseuse jouent un rôle important dans l’hémopoïèse

En dehors de l’endothélium et de la membrane basale des sinusoïdes de la moelle se trouve une couche discontinue de cellules de soutien de type fibroblaste (cellules réticulaires) qui synthétisent des fibres de réticuline collagènes (voir Fig. 4.5), les matériaux de la matrice extracellulaire et certains facteurs de croissance. Les cellules réticulaires ont de vastes processus cytoplasmiques ramifiés, qui englobent bien plus de 50% de la surface externe de la paroi sinusoïde. Les cellules réticulaires se ramifient également dans les espaces hémopoïétiques, formant une matrice régulière en forme d’éponge, un maillage pour soutenir les cellules hémopoïétiques.

En accumulant des lipides, les cellules de support réticulaire peuvent se transformer en adipocytes présents dans la moelle osseuse.

La matrice extracellulaire du compartiment hémopoïétique contient des fibres de collagène grossières, ainsi que de la laminine et de la fibronectine, qui facilitent l’adhésion des cellules hémopoïétiques au stroma médullaire. Les protéoglycanes associés, le sulfate de chondroïtine, l’acide hyaluronique et le sulfate d’héparane, peuvent également lier des facteurs de croissance, qui contrôlent l’hémopoïèse.

Il y a un contact intime entre les cellules sanguines en développement et les cellules stromales de la moelle. On pense que de tels contacts cellule-cellule sont importants dans le contrôle de l’hémopoïèse.

L’érythropoïèse est associée à la formation de cellules précurseurs distinctes appelées érythroblastes

Les globules rouges sont la descendance différenciée terminale d’une lignée cellulaire de cellules souches de moelle osseuse pluripotentes qui est engagée uniquement dans l’érythropoïèse.

Sur le chemin de la différenciation des globules rouges, certains types de cellules morphologiques peuvent être distingués dans les frottis médullaires de routine: proérythroblaste, érythroblaste basophile, érythroblaste polychromatique, érythroblaste orthochromatique et réticulocyte (Fig. 7.21).

La formation des globules rouges se produit dans de petits îlots cellulaires de la moelle

Les globules rouges se forment dans de petits îlots érythroblastiques constitués d’un ou deux macrophages spécialisés entourés de cellules progénitrices de globules rouges. Les macrophages ont de longs processus cytoplasmiques et des invaginations profondes pour accueillir les cellules érythroïdes en division, qui migrent vers l’extérieur le long du processus cytoplasmique à mesure qu’elles se différencient.

À maturité, les globules rouges entrent en contact avec l’endothélium sinusoïdal voisin et s’évanouissent pour entrer dans la circulation.

La production de globules rouges est contrôlée par l’érythropoïétine

Le terme érythron décrit la masse entière des globules rouges matures et de leurs progéniteurs. Il fonctionne comme un organe dispersé, le nombre de globules rouges dans le sang circulant étant régulé pour répondre aux besoins de transport d’oxygène, et le taux de production de globules rouges variant avec les taux changeants de leur retrait de la circulation.

Ce comportement est médié par un certain nombre de facteurs, mais en particulier par le facteur de croissance érythropoïétine, qui ajuste la production de globules rouges pour correspondre à la demande en oxygène. L’érythropoïétine est sécrétée principalement par les reins chez l’adulte et par le foie chez le fœtus.

La production d’érythropoïétine (EPO) est stimulée par une faible tension tissulaire en oxygène (p.ex. hypoxie), quelle qu’en soit la cause; le stimulus le plus courant est l’anémie, mais d’autres causes d’hypoxie tissulaire, telles que les maladies cardiaques ou pulmonaires, peuvent également augmenter la production d’érythropoïétine. L’érythropoïétine augmente le nombre et l’activité proliférative des unités formant des colonies érythroïdes (CFU-E, voir p. 116). Le déficit en érythropoïétine est une caractéristique courante de l’insuffisance rénale chronique, conduisant à une anémie chronique, qui peut être corrigée par un traitement à l’érythropoïétine humaine synthétique.

Certains facteurs sont requis par la moelle osseuse pour la formation des globules rouges, notamment le fer (en tant que composant de l’hémoglobine), l’acide folique et la vitamine B12. L’absence de l’un de ces facteurs entraîne la formation de globules rouges défectueux et le développement d’une anémie (p. 107).

La granulopoïèse se produit avec la formation de types cellulaires distinctifs dans la moelle

La formation de globules blancs granulés est appelée « granulopoïèse ». Cela se produit sous l’influence des cytokines. Le premier précurseur reconnaissable de la formation de neutrophiles est le myéloblaste. Les étapes de la maturation ultérieure à travers le promyélocyte, le myélocyte, le métamyélocyte et la cellule à bande sont illustrées à la figure 7.22.

La maturation du myéloblaste au neutrophile prend environ 7 à 8 jours et implique cinq divisions cellulaires entre les stades myéloblaste et métamyélocytaire, après quoi aucune autre division de multiplication n’a lieu et la capacité chimiotactique, le complément et les récepteurs Fc sont acquis.

Les neutrophiles structurellement matures restent dans la moelle pendant environ 5 jours et sont ensuite libérés dans le sang. Après avoir circulé pendant environ 6 h, ils migrent dans les tissus périphériques, où ils survivent pendant 2 à 5 jours à moins d’être détruits plus tôt en raison de leur activité phagocytaire.

L’augmentation du nombre de neutrophiles circulants peut se produire par deux mécanismes

Un énorme réservoir de neutrophiles stockés est maintenu, faiblement adhérent à l’endothélium sinusoïdal dans la moelle osseuse. Ce pool peut être mobilisé rapidement lorsqu’il y a un processus pathologique. Les stimuli provoquent une effusion soudaine de granulocytes de la moelle osseuse, entraînant une augmentation du nombre de neutrophiles sanguins (neutrophilie, voir p. 108). Ce mécanisme fait face à une demande soudaine de neutrophiles.

S’il est nécessaire de maintenir un taux de neutrophiles sanguin élevé, par exemple lors d’une infection bactérienne, il y a une prolifération accrue des précurseurs de granulocytes dans la moelle. Ceci est régulé par la sécrétion systémique de cytokines, en particulier l’IL-1, le GM-CSF et le G-CSF.

La formation d’éosinophiles et de basophiles ressemble morphologiquement à la granulopoïèse des neutrophiles

Les éosinophiles sont dérivés de cellules progénitrices de CFU-Eo sous l’influence de cytokines. Les myéloblastes éosinophiles ressemblent à des myéloblastes neutrophiles et il existe des stades de développement ultérieurs comparables. Les éosinophiles se distinguent facilement des neutrophiles au stade précoce des myélocytes par l’apparition de leurs granules plus gros, dont la plupart sont éosinophiles, mais quelques-uns sont initialement basophiles.

Les basophiles sont formés à partir de cellules progénitrices CFU-B. Les myéloblastes basophiles ressemblent à des myéloblastes neutrophiles; le développement passe alors par des stades analogues à ceux des neutrophiles et des éosinophiles. Les granules basophiles se distinguent au stade précoce des myélocytes.

Les monocytes quittent la moelle peu après la formation, sans pool de moelle

Les monocytes sont dérivés des cellules CFC-M sous l’influence des cytokines. Deux précurseurs monocytaires morphologiques sont reconnus : le monoblaste et le promonocyte. Au moins trois divisions cellulaires se produisent avant que le stade monocytaire mature ne soit atteint. Les monocytes matures quittent la moelle osseuse peu après leur formation et il n’y a pas de réserve. Ils passent environ 3 jours dans le sang avant de migrer dans les tissus de manière apparemment aléatoire; ils sont alors incapables de rentrer dans la circulation.

Les précurseurs lymphoïdes migrent vers les tissus lymphoïdes périphériques

Les cellules lymphoïdes sont capables de se diviser à l’âge adulte, lorsque l’expansion de clones sélectionnés est souhaitable pour monter une réponse immunitaire spécifique. Les lymphoblastes sont des lymphocytes diviseurs reconnaissables, ayant un gros noyau ouvert, un nucléole proéminent et une petite quantité de cytoplasme. Cette division cellulaire a lieu dans les tissus lymphoïdes périphériques spécialisés, discutés au chapitre 8.

Les mégacaryocytes sont de grandes cellules multinucléées qui donnent naissance aux plaquettes

Les mégacaryocytes (Fig. 7.23) sont les plus grandes cellules observées dans les aspirats de moelle osseuse et produisent des plaquettes par fragmentation cytoplasmique.

Le précurseur du mégacaryocyte dans la moelle osseuse est le mégacaryoblaste, qui duplique ses constituants nucléaires et cytoplasmiques jusqu’à sept fois sans division cellulaire, chacun provoquant une augmentation de la ploïdie, de la lobulation nucléaire et de la taille des cellules.

La maturation cytoplasmique implique l’élaboration de granules, de vésicules et de membranes de démarcation (voir ci-dessous), et la perte progressive de ribosomes libres et de réticulum endoplasmique rugueux.

Le cytoplasme des mégacaryocytes est divisé en trois zones. Tout d’abord, la zone périnucléaire contient le Golgi et les vésicules associées, un réticulum endoplasmique rugueux et lisse, des granules en développement, des centrioles et des tubules fuselés. Il reste attaché au noyau après l’excrétion plaquettaire. Deuxièmement, la zone intermédiaire contient un vaste système de vésicules et de tubules interconnectés (le système membranaire de démarcation, DMS), qui est en continuité avec la membrane cellulaire et a pour fonction de délimiter les champs plaquettaires en développement (i.e. plaquettes potentielles) qui, comme les plaquettes, sont de taille inégale. Enfin, la zone marginale est remplie de filaments cytosquelettiques et traversée par des membranes se connectant au DMS.

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