Ap s a oi d it l a ato ie glo ale des oies a ie es, je d taille ai à p se t l pith liu respiratoire des voies aériennes supérieures, ui a ep se t le œu de mon étude. Nous avons vu ue la o positio ellulai e et l paisseu de et pith liu a ie le lo g de l a e espi atoi e. Je vais maintenant décrire les principaux types cellulaires retrouvés dans sa partie supérieure, des a it s asales jus u au début des bronches. Cet épithélium est principalement constitué de cellules basales, de MCC, de cellules sécrétrices de mucus.
1. Les cellules multiciliées
Les MCC so t des ellules li d i ues ou p a idales, d u e hauteu d e i o μ , pou une largeur a ia t de μ du ôt api al à μ ôt asal (Breeze & Wheeldon 1977). Ces ellules so t ajo itai es da s l pith liu et ‘hodi esti ait e u il a ait e i o ellules multiciliées pour 1 cellule à mucus (Rhodin 1966). Elles représentent 56% de la population cellulaire
34 au i eau de la t a h e alo s u elle atteig e t ue % des ellules épithéliales dans les bronches distales (Serafini & Michaelson 1977).
Les MCC possèdent environ 250 cils mobiles à leu su fa e api ale d e i o 6 µm de long pou u dia t e d e i o . µ e t e les uels s i te ale t des i o illosit s do t le o e est estimé à la moitié de celui des cils (WATSON & BRINKMAN 1964). L o se atio des oies respiratoires de la souris en microscopie électronique révèle que les cils des MCC raccourcissent au fu et à esu e de la des e te da s l a e o hi ue. E effet, G ee ood et Holland ont estimé que ces cils passent de 7 µm dans les voies supérieures à 3 ou 4 µm dans les bronches (Greenwood & Holland 1972). La structure des cils est la même tout au long des voies aériennes, indépendamment de leu lo gueu . Co e ous l a o s u da s le hapit e p de t, les a o es de es ils so t de structure (9+2). La fréquence de battement des cils elle aussi évolue le long des voies respiratoires. En effet, les cils battent plus vite dans les bronches proximales que dans les bronches distales, pour une fréquence moyenne de 10 à 20 Hz (Zahm et al. 1990).
Le noyau des MCC est situé au niveau basal de la cellule alors que les mitochondries sont retrouvées très enrichies au pôle apical de la cellule afi de fou i l e gie essai e au atte e t iliai e (Hansell & Moretti 1969).
Outre leur rôle dans la clairance mucociliaire, les MCC ont également un rôle dans le t a spo t d eau et d le t ol tes (Nadel 1985), ainsi que dans la sécrétion de macromolécules (Varsano et al., 1987). En effet, elles expriment notamment sur leur membrane apicale les canaux ENaC (« Epithelial Na Channel ») (Barbry & Lazdunski 1996) et CFTR (Puchelle et al. 1992), impliqués da s les t a spo ts d io s Na+ et Cl-.
Dans les chapitre IV, nous décrirons les mécanismes expliquant la différenciation de ces cellules et la formation des centaines de cils vibratiles à leur surface
2. Les cellules basales
Après les MCC, les ellules asales so t les ellules les plus o euses de l pith liu . Leu p opo tio di i ue e des e da t le lo g de l a e o hi ue et passe de % au i eau p o i al à environ 6% de la population épithéliale dans les bronchioles (Boers et al. 1998). Mo phologi ue e t, e so t des ellules de petite taille, atteig a t pas la lu i e des oies respiratoires, et possédant un rapport noyau/cytoplasme très élevé. Ces cellules expriment des marqueurs intracellulaires qui leur sont propres et qui sont très utilisés dans les études pour distinguer ce type cellulaire des cellules cylindriques par exemple. Ces marqueurs peuvent être des cytokératines, comme la cytokeratin-5 (KRT5) mais également des facteurs de transcription, comme
35 TP63 (« Tumor Protein P63 »). De manière intéressante, les souris déficientes pour TP o t plus de ellules asales da s l pith lium trachéal (Daniely et al. 2004).
Les ellules asales poss de t deu ôles esse tiels au sei de l pith liu :
- Tout d a o d, es ellules poss de t u ôle st u tu al puis u elles pe ette t la oh sio de l pith liu su la lame basale. Mercer et collaborateurs estimaient en 1994 que la surface de o ta t des ellules asales a e la la e asale est d e i o µ ² ua d elle des ellules multiciliées est seulement de 1 µm² et celle des cellules à mucus 8 µm² (Mercer et al. 1994). Cette su fa e d a o he à la la e asale, pe ise pa des h i-desmosomes, permet un ancrage solide des cellules basales (le nom « cellules basales » provient de ce contact avec la lame basale). Par ailleurs, ces cellules forment des liaisons avec les cellules oisi es li d i ues à l aide de des oso es. D s lo s, les ellules asales assu e t le ai tie de l pith liu su la la e asale (Evans et al. 1989; Evans & Plopper 1988; Shebani et al. 2005).
- Les cellules basales jouent également un rôle de cellules souches ou cellules progénitrices, capables de proliférer mais également de se différencier, notamment lors des mécanismes de réparation suite à une lésion, afin de reformer un épithélium fonctionnel. La capacité à former d aut es t pes ellulai es diff e i s à pa ti de ellules asales a t ise e ide e g â e à des souris transgéniques exprimant un gène rapporteur sous le contrôle d un promoteur spécifique de cellules basales. En effet, Hong et collaborateurs ont pu o t e u ap s l sio de l pith liu in vivo, les cellules multiciliées et sécrétrices de mucus néoformées dérivent toutes deux des cellules basales (Hong et al. 2004a; Hong et al. 2004b). De plus, deux études montrent que des cellules basales isolées par cytométrie en flux sont capables de reformer un épithélium mucocilié in vitro (J R Rock et al. 2009; Rodolphe Hajj et al. 2007). Une étude récente très intéressante propose que les cellules basales soient en fait le regroupement de deux sous-populations morphologiquement identiques, une population souche multipotente et une population de précurseurs engagés vers la différenciation (J. K. Watson et al. 2015).
Plusieurs auteurs démontrent également la présence de cellules dites parabasales (ou intermédiaires) car situées juste au-dessus des cellules basales. Ces cellules, qui représenteraient % des ellules asales, pou aie t o espo d e à des ellules e ou s d e gage e t, et leu abondance serait régulée par la signalisation de Notch3 (Boers et al. 1998; Mori et al. 2015).
3. Les cellules sécrétrices de mucus
Les cellules sécrétrices de mucus sont des cellules cylindriques également appelées cellules en gobelet (« goblet cell » en anglais) ou caliciforme à cause de leur forme (Figure 13). Comme les
36 cellules multiciliées, leur noyau est disposé dans la partie basale de la cellule. A l i e se, toute la partie apicale est gorgée de vésicules de sécrétion de 800 nm de diamètre, constituées principalement de glycoprotéines riches en acide sialique, les mucines (composant majeur du mucus) (Figure 13). Cette sécrétion de mucines est préférentiellement réalisée de manière mérocrine (par si ules d e o tose ais pa fois pa thode apo i e da s laquelle tout le pôle apical de la cellule se fragmente) (Rogers 1994). Le p o essus de ela gage des si ules est t s apide puis u il se déroule en une dizaine de millisecondes. Ces cellules sont également capables de produire des molécules à activité anti-bactérienne comme des IgA sécrétoires, lactoferrine, lysozyme défensines, et … (Bals et al. 1999)
Ces cellules sont disséminées au milieu de MCC où elles représentent 15% des cellules li d i ues au sei de l pith liu . Elles so t gale e t et esse tielle e t et ou es au i eau des épithéliums glandulaires où elles sont 40 fois plus nombreuses. De ce fait, 90% du mucus est sécrété via les glandes tubulo-acineuses de la muqueuse.
Bien que les cellules sécrétrices de mucus soient largement minoritaires au sein de l pith liu , leu p opo tion peut augmenter drastiquement dans des conditions de stress ou pathologi ues et ota e t e po se à l IL-13 (K.-S. Park et al. 2006; Tyner et al. 2006). Dès lors, la balance MCC/ ellules à u us e pe et plus d op e u e lai a e u o iliai e opti ale et peut amener à des obstructions, phénomènes retrouvés dans les maladies chroniques respiratoires (décrites dans le chapitre précédent).