Granulopoïèse et polynucléaires

La granulopoïèse est l'ensemble des mécanismes physiologiques de multiplication et de maturation qui mènent à la formation des granulocytes, également appelés polynucléaires.

I. Généralités et Rappels

Les granulocytes sont des cellules immunitaires essentielles dans la défense de l'organisme. Ils se divisent en trois types :

• Polynucléaires neutrophiles (PN)
• Polynucléaires éosinophiles (PE)
• Polynucléaires basophiles (PB)

La différenciation de ces cellules se fait à partir d'un certain stade de maturation.

Origine des cellules granulocytaires

• Cellules souches : Elles sont totipotentes, possèdent une capacité d'auto-renouvellement et peuvent se différencier en divers types cellulaires.
• Progéniteurs : Ce sont des cellules engagées dans une ou plusieurs voies de différenciation. Ils proviennent des CFU-GEMM (Colony Forming Unit-Granulocyte, Erythroid, Monocyte, Megakaryocyte) et incluent les CFU-GM, CFU-Eo et CFU-B. Ils ne sont pas identifiables morphologiquement.
• Précurseurs : Ils représentent les stades cytologiques précédant le polynucléaire mature. Ces cellules sont définitivement engagées dans une lignée cellulaire, synthétisent des protéines spécifiques et sont morphologiquement identifiables. Leur maturation est très importante.

II. Aspects morphologiques des précurseurs et des polynucléaires

La maturation des cellules granuleuses est un processus progressif caractérisé par plusieurs changements morphologiques :

• Diminution progressive de la taille de la cellule à partir des promyélocytes.
• Diminution du rapport nucléo-cytoplasmique (N/P).
• Condensation de la chromatine et disparition des nucléoles.
• Perte progressive de la basophilie cytoplasmique.
• Apparition de granulations secondaires au stade de myélocytes.

1. Le myéloblaste

• Représente 1 à 5% des cellules médullaires.
• Taille : 20 à 25 μm de diamètre.
• Noyau : Irrégulièrement arrondi ou ovalaire, rapport N/C (noyau/cytoplasme) élevé, chromatine fine, rouge violacée, présence de nucléoles.
• Cytoplasme : Peu étendu, basophile (bleu clair), plus foncé sur les bords, contient des granulations azurophiles (grains primaires riches en peroxydases).

2. Le promyélocyte

• Représente 2 à 8% des cellules médullaires.
• Forme : Arrondie ou ovalaire ; 25 à 30 μm.
• Noyau : Volumineux, excentré, chromatine encore fine et condensée par endroits, nucléoles visibles.
• Cytoplasme : Basophile, très nombreuses granulations azurophiles (c'est la cellule la plus granuleuse de la lignée).

3. Le myélocyte

• Représente 12 à 15% des cellules médullaires.
• Taille : 15 à 20 μm.
• Noyau : Excentré, chromatine se densifie, pas de nucléoles.
• Cytoplasme : Acidophile, rares grains azurophiles.
• Apparition de granulations spécifiques (neutrophiles, éosinophiles, basophiles).

4. Le métamyélocyte

• Représente 15 à 25% des cellules médullaires.
• Ne se divise plus, 12 à 14 μm.
• Noyau : Réniforme.
• Cytoplasme : Acidophile.

5. Les polynucléaires matures

Voici une comparaison des trois types de polynucléaires matures :

III. Cinétique des polynucléaires

La vie d'une cellule granuleuse comprend trois compartiments principaux :

1. Moelle osseuse :
   • Compartiment de multiplication (mitotiques) : myéloblastes, promyélocytes et myélocytes en division.
   • Compartiment de maturation : myélocytes qui ne se divisent plus, métamyélocytes, polynucléaires non segmentés.
   • Compartiment de réserve : Polynucléaires matures.
   • Représente 40 à 70% des cellules médullaires.
2. Sang :
   • Compartiment circulant : 45% des polynucléaires sanguins.
   • Compartiment marginé : 55% des polynucléaires sanguins.
   • Ces deux compartiments sont en échange permanent.
   • Durée de vie courte dans le sang (quelques heures).
3. Tissus :
   • Les polynucléaires migrent vers les tissus où ils exercent leurs fonctions.
   • C'est le compartiment périphérique.

IV. Régulation de la Granulopoïèse

Plusieurs facteurs régulent la production et la maturation des granulocytes :

• GM-CSF (Granulocyte Macrophage Colony-Stimulating Factor) :
  • Production : Lymphocytes T, fibroblastes.
  • Stimulus : Endotoxines.
  • Site d'action : Prolifération des CFU-GEMM, CFU-GM, BFU-E. Stimule également les fonctions des polynucléaires.
• G-CSF (Granulocyte Colony-Stimulating Factor) :
  • Production : Fibroblastes et monocytes.
  • Action : Stimule la production et les fonctions des polynucléaires.
• Facteurs de croissance exogènes : Vitamine B12, folates.
• D'autres facteurs de croissance interviennent également dans ce processus.

V. Propriétés et fonctions des Polynucléaires

1. Mobilité

La mobilité des polynucléaires est essentielle pour leur déplacement vers les sites d'infection ou d'inflammation. Elle se décline en trois modalités :

• Reptation : Déplacement par émission de pseudopodes en contact avec un support, grâce à des protéines contractiles.
• Migration spontanée : Déplacement aléatoire (au hasard).
• Chimiocinésie : Déplacement aléatoire accéléré sous l'effet de divers facteurs.
• Chimiotactisme : Déplacement accéléré et orienté vers une source de molécules chimioattractantes (très important).

2. Phagocytose

La phagocytose est un processus clé des polynucléaires pour éliminer les agents pathogènes. Elle est facilitée par l'opsonisation de la particule à phagocyter (marquage par des molécules du système immunitaire).

Elle comprend plusieurs étapes :

1. Adhésion : La particule adhère à la membrane du polynucléaire.
2. Internalisation / Englobement : Le polynucléaire internalise la particule en l'entourant.
3. Formation du phagosome : La particule est enfermée dans une vacuole appelée phagosome.
4. Digestion (bactéricidie) : Le phagosome fusionne avec des lysosomes (contenant des enzymes digestives) pour former un phagolysosome, où la digestion et la destruction de l'agent pathogène ont lieu.
5. Exocytose : Rejet des déchets après digestion.

3. NET (Neutrophil Extracellular Traps)

Les NETs sont une forme de défense "post-mortem" des neutrophiles. Après capture et neutralisation des agents pathogènes, les neutrophiles peuvent libérer leur contenu nucléaire et granulaire pour former un réseau extracellulaire.

• Les contenus nucléaire et granulaire sont libérés.
• Formation d'un réseau en "prison" qui piège les microorganismes.
• Maintien d'une haute concentration de protéines bactéricides localement.

VI. Applications

1. Explorations

• Myélogramme : Étude quantitative et qualitative des cellules médullaires. Permet d'analyser la granulopoïèse.
• Hémogramme : Nombre de polynucléaires dans le sang périphérique :
  • PN (neutrophiles) : 40 à 70% des leucocytes (1,7 à 7 G/L).
  • PE (éosinophiles) : 1 à 5% des leucocytes (0,1 à 0,5 G/L).
  • PB (basophiles) : 0 à 1% des leucocytes (0 à 0,1 G/L).
• Immuno-marquage par cytométrie de flux : Technique permettant d'identifier et de quantifier les différentes populations cellulaires sanguines et médullaires grâce à des marqueurs spécifiques.
• Autres explorations spécialisées.

2. Pathologies

• Neutropénie : Diminution du nombre de neutrophiles.
  • Neutropénies centrales : Liées à des aplasies médullaires (défaut de production dans la moelle osseuse).
  • Neutropénies périphériques :
    • Physiologique chez certains individus (ex: populations noires africaines).
    • Secondaire à une chimiothérapie, une fuite excessive vers les tissus ou une destruction intravasculaire.
• Hyperleucocytoses : Augmentation du nombre total de leucocytes, pouvant inclure une augmentation des neutrophiles.
  • Infections.
  • Hémopathies malignes (néoplasies myéloprolifératives).
  • Autres causes.
• Autres anomalies cytologiques :
  • Hyperéosinophilie : augmentation des éosinophiles.
  • Hyperbasophilie : augmentation des basophiles.
• Anomalies morphologiques des PN :
  • Maladie de Pelger-Hüet : anomalie de segmentation nucléaire des neutrophiles.
  • Maladie d'Alder-Reilly : présence de granulations anormalement grandes et sombres dans les leucocytes.
• Anomalies qualitatives des PN :
  • Anomalies de la mobilité.
  • Anomalies de l'opsonisation ou de la phagocytose.
  • Anomalies acquises (ex: polyarthrite rhumatoïde, cirrhose, hémopathies).

3. Thérapeutique

L'utilisation de facteurs de croissance hématopoïétiques comme le G-CSF a des applications thérapeutiques importantes :

• Utilisation du G-CSF :
• Traitement des neutropénies sévères :
  • Neutropénies chimio-induites (ex: dans le traitement du lymphome).
  • Neutropénies congénitales.
  • Agranulocytose post-infectieuse.

Conclusion

• La granulopoïèse est un processus clé pour la production des granulocytes, indispensables à la défense de l'organisme.
• Les polynucléaires (neutrophiles, éosinophiles, basophiles) jouent des rôles essentiels dans l'élimination des agents pathogènes et la régulation des réponses inflammatoires.
• Une compréhension approfondie de la granulopoïèse et des fonctions des polynucléaires est fondamentale pour :
  • Maîtriser les bases physiologiques de l'immunité innée.
  • Identifier les anomalies pathologiques conduisant à diverses maladies.