Les tissus épithéliaux et les tissus conjonctifs
sont très différents. Dans les épithéliums,
les cellules sont étroitement associées sans interposition
de structure. Dans un tissu conjonctif, comme celui illustré
ici, les cellules, dont on ne voit que le noyau, sont séparées
par de nombreuses fibres, colorées en bleu-vert. Les espaces
entre les cellules et les fibres contiennent une substance qui,
dans des préparations comme celle-ci, n'est pas colorée.
Ce tissu est un tissu conjonctif.
Dans les tissus conjonctifs, les cellules sont éparpillées et séparées les unes des autres par des fibres et de la substance fondamentale dont l'ensemble forme la matrice extracellulaire.
Tous les tissus conjonctifs répondent à cette définition, ils n'ont pas tous la même structure. Parmi eux, on distingue le tissu conjonctif non spécialisé ou très peu spécialisé et les tissus conjonctifs particuliers, très différenciés, que sont:
Les cellules du tissu conjonctif non spécialisé
sont les cellules mésenchymateuses et les fibroblastes.
Les cellules mésenchymateuses sont particulièrement abondantes chez l'embryon. Elles sont avant tout des cellules conjonctives peu différenciées, elles possèdent de longs prolongements grâce auxquels elles forment la trame du mésenchyme embryonnaire. Ces cellules mésenchymateuses sont petites, allongées ou étoilées. Leur noyau ovoïde est central; le cytoplasme est peu abondant.
Si les cellules mésenchymateuses ont toutes la même morphologie chez l'embryon, elles n'ont pas toutes la même destinée. Au cours du développement, les unes se différencieront en fibroblastes, d'autres en cellules conjonctives d'un autre type, d'autres encore en cellules sanguines. Ces différentes populations sont "prédéterminées", très tôt au cours de la vie embryonnaire. Elles se différencient sous l'influence d'inducteurs spécifiques.
Des cellules mésenchymateuses persistent chez l'adulte. Elles se nomment péricytes lorsqu'elles sont situées près des capillaires (C). Dans leur noyau, la chromatine est condensée en blocs. Leur cytoplasme est peu abondant et contient quelques mitochondries, un peu de réticulum endoplasmique rugueux et de nombreux polyribosomes. L'endothélium des capillaires est séparé des péricytes par la membrane basale, indiquée par des têtes de flèches. Quelques prolongements d'autres péricytes, indiqués par des flèches, s'insinuent entre cette membrane basale et la cellule mésenchymateuse. Les péricytes peuvent se différencier en fibroblastes ou en cellules adipeuses.
Les cellules les plus fréquentes dans un tissu conjonctif
adulte non spécialisé sont les fibroblastes. Dans
ce chorion, ils sont éparpillés entre les autres
éléments du tissu et, à ce grossissement,
seul leur noyau est visible. Les fibroblastes vus à plus
fort grossissement sont fusiformes. Leur noyau est allongé
dans l'axe de la cellule. Le cytoplasme est légèrement
basophile. Le degré de cette basophilie dépend de
la quantité de réticulum endoplasmique rugueux.
L'aspect caractéristique du fibroblaste en microscopie électronique est son abondance en réticulum endoplasmique rugueux (R). Dans son noyau, la chromatine est éparse et le nucléole (N) a un aspect spongieux. Les structures en dehors de la cellule sont des fibres collagènes (Co) que nous étudierons en détail plus loin. Voici le schéma de l'ultrastructure du fibroblaste. Il a tous les caractères, représentés en noir dans le schéma, d'une cellule productrice de protéines : l'important réticulum endoplasmique rugueux (R), mais aussi un système de Golgi très développé et de nombreuses vésicules d'exocytose qui s'abouchent à la membrane plasmique. Mais il possède aussi les caractères, représentés en rouge, d'une cellule qui endocyte : de nombreuses vésicules d'endocytose et un grand nombre de lysosomes (L).
Cette ultrastructure démontre la double fonction des fibroblastes. Ils ont d'abord une activité de synthèse et sécrètent les fibres et la substance fondamentale du tissu conjonctif. Mais ils produisent aussi les enzymes nécessaires à la dégradation des protéines de la matrice extracellulaire. Les fibroblastes endocytent les résidus de cette dégradation et, lorsque cette activité prédomine, les caractères liés à l'endocytose sont plus importants. L'ensemble des fibroblastes d'un tissu conjonctif assure ainsi son renouvellement constant.
Le deuxième constituant des tissus conjonctifs est l'ensemble des fibres, parmi lesquelles on distingue les fibres collagènes et les fibres élastiques.
Les fibres collagènes sont les plus abondantes.
Dans cette préparation de peau colorée selon une
méthode trichromique, elles sont bleues. Elles sont groupées
en faisceaux entre les cellules. Ces fibres sont des assemblages
de nombreuses fibrilles provenant elles-mêmes de l'association
de molécules, les protofibrilles de tropocollagène.
La protofibrille de tropocollagène mesure 280 nm en longueur et 1 à 2 nm en épaisseur. C'est un trimère, composé de trois monomères ou chaînes alpha. Chaque chaîne (A) est un polypeptide hélicoïdal, dont chaque spire mesure environ un nm et contient 3 acides aminés. Les trois monomères spiralés sont à leur tour enroulés les uns autour des autres en formant une hélice (B) dont chaque tour de spire mesure environ 8,6 nm et contient 10 acides aminés. Leurs extrémités ne sont pas spiralées.
Dans la cellule, la production de collagène débute par la synthèse d'un précurseur, le procollagène. Les chaînes du procollagène sont produites individuellement dans le réticulum endoplasmique rugueux et associées en trimères hélicoïdaux dans le complexe de Golgi. Ceux-ci sont transportés dans des vésicules golgiennes (VG) vers la membrane plasmique et exocytés. Pendant tout ce trajet intracellulaire, les trois monomères conservent à leurs deux extrémités un court segment non spiralé qui empêche la polymérisation intracellulaire des trimères. L'excision de ces extrémités dans le milieu extracellulaire transforme le procollagène en tropocollagène et permet l'association des protofibrilles.
La séquence des acides aminés dans les chaînes détermine le type de collagène. Le collagène de type I est le plus répandu. Il entre dans la constitution du derme cutané, de l'os, du cartilage fibreux et du tendon. Il forme de gros faisceux fibrillaires comme ceux que nous avons eu l'occasion de voir dans différentes images. Le collagène de type I est coloré en jaune , orange ou rouge lorsqu'il est, comme ici, coloré au rouge Sirius et examiné en lumière polarisée.
Le collagène de type II est caractéristique du cartilage hyalin. Le rouge Sirius le colore de façon variable. Il ne forme pas de gros faisceaux mais un très fin feutrage de petites fibres bien visibles dans une micrographie électronique comme celle-ci. C'est parce qu'il ne forme pas de faisceaux que la matrice cartilagineuse a un aspect homogène lorsqu'elle est vue à faible grossissement.
Le collagène de type III correspond à ce que l'on appelait la réticuline. Ses fibres se disposent en réseau, d'où leur nom de fibres réticulées. Il a une couleur verte lorsqu'il est coloré au rouge Sirius et examiné en lumière polarisée. Il est observé ici dans du tissu adipeux.
Les fibres réticulées ne sont pas visibles dans les préparations habituelles. Pour les mettre en évidence, on utilise des sels d'argent qui les colorent en noir. Les fibres réticulées forment la trame des organes hématopoïétiques; on les trouve aussi autour des cellules adipeuses et musculaires lisses.
Le collagène de type IV n'existe que dans les membranes basales. Il ne forme pas de fibres, probablement parce que les extrémités non spiralées ne sont pas excisées après la sécrétion. L'exemple choisi est celui de la membrane basale du filtre rénal, photographiée à très fort grossissement. Elle est située entre l'endothélium qui limite la lumière vasculaire dans le bas de l'image et l'épithélium du glomérule. Les deux tissus sont particuliers; l'endothélium est percé de pores et l'épithélium ménage des fentes qui permettent la filtration.
En microscopie électronique, l'association des protofibrilles de collagène de type I et III produit dans les fibres une alternance de bandes claires et sombres qui leur donne un aspect strié. La périodicité de cette striation transversale est de 64 nm.
En effet, comme le montre le schéma d'une fibre, les molécules de tropocollagène sont séparées par un espace d'environ 30 nm et donc décalées les unes par rapport aux autres. Ce décalage laisse libre une de leurs extrémités et permet ainsi la formation de fibres d'épaisseur et de longueur virtuellement indéterminées. De plus, les fibres sont reliées les unes aux autres par des liaisons covalentes latérales situées à leurs extrémites. La superposition de ces espaces vides dans les fibrilles correspond à des zones moins denses aux électrons. Les zones sombres régulièrement espacées d'une distance de 64 nm correspondent aux régions voisines. La très forte résistance mécanique du collagène résulte des liaisons latérales covalentes : un faisceau de fibres d'un diamètre d'un millimètre peut résister à une tension de près de 10 kg.
Les fibres élastiques sont moins fréquentes que
les fibres collagènes. Elles peuvent être étirées
et revenir spontanément à leur longueur initiale.
Elles sont abondantes dans les organes soumis à des variations
importantes de volume, tels que les grosses artères et
les poumons. On les trouve aussi dans certains tendons et ligaments,
dans le derme cutané et dans le cartilage élastique.
Cette paroi artérielle en contient beaucoup, elles sont
groupées en lames ondulées, elles sont colorées
en violet par l'aldéhyde-fuchsine. Les quelques faisceaux
de fibres collagènes, entre les lames élastiques,
sont colorés en bleu.
Les fibres élastiques sont produites par les fibroblastes et les cellules musculaires lisses. Dans cette micrographie électronique d'une artère, une lame élastique est située sous l'endothélium et est désignée par une flèche. Il en existe une autre, désignée par une tête de flèche, dans la partie inférieure de l'image. Les cellules entre les deux lames élastiques sont des cellules musculaires lisses.
Les deux lames de l'image précédente paraissaient homogènes. Une telle lame, photographiée à plus fort grossissement, se trouve au centre de l'image. On peut observer son microsquelette de très petites fibrilles soudées par une substance amorphe, l'élastine. La lame élastique est entourée de fibres collagènes, coupées transversalement dans le haut de l'image et longitudinalement en bas et à droite.
En résumé, les fibres collagènes de type I sont généralement groupées en faisceaux. Elles présentent une striation périodique de 64 nm. Les fibres collagènes de type III sont cependant associées en réseau et s'appellent pour cette raison fibres réticulées; elles sont mises en évidence par une coloration à l'argent. Les fibres élastiques sont généralement groupées en lames. Elles sont colorées spécifiquement par l'aldéhyde fuchsine et l'orcéine.
Cellules et fibres baignent dans la substance fondamentale, partie amorphe de la matrice extracellulaire. La substance fondamentale est un gel très hydraté dont la consistance assure la turgescence des tissus conjonctifs. Elle est aussi responsable de la cohésion des éléments figurés, cellules et fibres. Elle est enfin, à cause de son contenu aqueux, le lieu des échanges entre les cellules et le sang.
Ces différentes propriétés de la substance fondamentale s'expliquent par leur contenu en protéoglycanes et en glycoprotéines très particulières, les fibronectines.
Les protéoglycanes sont des molécules dont la longueur peut atteindre plusieurs microns. Chaque protéoglycane est composé d'un axe protéique auquel se lient de façon covalente de très nombreux glycosaminoglycanes. Chaque glycosaminoglycane est une longue chaîne glucidique dont l'unité de base est un disaccharide comprenant un groupement aminé et un groupement uronique souvent substitués. Ces chaînes sont relativement rigides de sorte que la totalité de la molécule occupe une place considérable. Elles sont aussi très hydrophiles; chaque protéoglycane retient donc dans ses mailles une quantité d'eau importante. Ces deux particularités expliquent la consistance gélatineuse et la turgescence de la substance fondamentale; elles expliquent aussi pourquoi les ions et les métabolites de faible poids moléculaire diffusent très aisément dans les tissus conjonctifs.
La turgescence de la substance fondamentale est encore amplifiée parce que les protéoglycanes forment des agrégats. Ils se lient pour cela à l'acide hyaluronique. Cet acide est est une très longue chaîne composée de plusieurs milliers de résidus osidiques. Cette chaîne peut fixer, de façon non covalente et par l'intermédiaire de petites protéines, plusieurs centaines de protéoglycanes. Les agrégats ainsi constitués sont gigantesques, ont un poids moléculaire de plus de 100 millions et la taille d'une bactérie.
La cohésion entre les éléments figurés, cellules et fibres, est assurée par les fibronectines. Ce sont des molécules composées de deux chaînes reliées à l'une de leurs extrémités par des ponts disulfures. Elles se lient, d'une part, au collagène et aux protéoglycanes. D'autre part, elles se fixent à la membrane des cellules et sont en rapport, par l'intermédiaire de protéines membranaires, avec les faisceaux de microfilaments intracellulaires d'actine.
On peut, en microscopie optique, apprécier la richesse
de la substance fondamentale en chaînes glucidiques par
plusieurs méthodes. Cette préparation a été
traitée par la technique P.A.S., initiales qui signifient
Periodic Acid Schiff. La substance fondamentale de tous les tissus
conjonctifs, en particulier celle des trois gros nodules cartilagineux
au centre de l'image, est colorée en rouge violet. Le mucus
des cellules caliciformes incluses dans l'épithélium
pseudostratifiéqui borde la cavité située
dans le haut de l'image, l'est aussi.
Voici le principe de la technique du PAS. L'acide periodique est un oxydant puissant qui rompt les cycles osidiques, produisant pour chaque cycle deux groupes aldéhydes à partir des fonctions hydroxyles, si celles-ci ne sont pas substituées. Les aldéhydes sont ensuite combinés au réactif de Schiff, fuchsine décolorée au dioxyde de soufre. Cette combinaison produit une substance rouge. On peut ainsi détecter de longues chaînes osidiques ou des protéines glycosylées, mais on ne peut détecter les oses simples qui sont solubles et donc extraits par la préparation.
On peut aussi mettre les glycosaminoglycanes en évidence grâce à la densité de leurs radicaux acides. Cette densité est mise en évidence par un colorant métachromatique comme le bleu de toluidine. Ce colorant bleu colore la substance fondamentale de ce tissu conjonctif cartilagineux en violet, parce que la densité des radicaux acides y est importante. Les autres structures qui n'ont pas cette particularité sont colorées en bleu. L'obtention d'une couleur violette avec un colorant basique bleu porte le nom de métachromasie.
On peut expliquer schématiquement le principe de la métachromasie de la façon suivante. Les colorants métachromatiques, comme tous les colorants basiques, se fixent aux groupements acides des glycosaminoglycanes. Lorsque la densité de ces groupements est faible (A), les molécules du colorant restent isolées les unes des autres et les structures sont colorées en bleu. Lorsque la densité de ces groupements acides est élevée (B), les molécules de colorant qui s'y fixent sont tellement proches qu'elles se recombinent entre elles, ce qui modifie leur spectre d'absorption et explique le passage de la couleur bleue à la couleur rouge violet.
D'après la proportion de ces constituants, on distingue:
Dans ce tissu conjonctif muqueux,
les cellules mésenchymateuses
sont colorées en rose, et les fibres en bleu. Les nombreux
espaces blancs entre les cellules contiennent de la substance
fondamentale qui n'est pas mise en évidence. Les cellules
sont souvent en contact les unes avec les autres par leurs prolongements.
Les fibres forment de minces faisceaux. Le tissu conjonctif
muqueux est un tissu conjonctif, où prédomine la
substance fondamentale. Très important chez l'embryon,
il se différenciera plus tard en d'autres variétés
de tissus. Chez l'adulte, le tissu conjonctif muqueux est rare;
il existe autour de quelques glandes et de quelques vaisseaux.
2.2.4.2. Lâche
Ce deuxième tissu conjonctif est le chorion du feuillet
glandulaire de l'estomac. Ses fibres, colorées en bleu,
forment de fins faisceaux entrelacés. Les cellules sont
nombreuses; leur noyau est ovale; le cytoplasme est rarement visible
de part et d'autre du noyau. Certaines sont des fibroblastes,
d'autres sont des cellules étrangères qui ont envahi
le tissu conjonctif. La substance fondamentale est relativement
peu importante. Ce tissu conjonctif, où la composante
cellulaire est particulièrement importante, est un tissu
conjonctif lâche.
2.2.4.3. Dense
Dans le tissu conjonctif dense, les fibres sont particulièrement
nombreuses, la substance fondamentale est relativement peu
abondante et quelques fibroblastes sont perdus dans la masse des
faisceaux fibrillaires. D'après l'agencement de ces faisceaux,
le tissu conjonctif dense est régulier ou irrégulier.
Dans les tissus conjonctifs denses réguliers, les faisceaux
et les fibres collagènes ont une orientation bien définie.
La disposition de ces faisceaux est cependant différente
dans un tendon ou un ligament et dans la cornée.
Voici la coupe longitudinale d'un tendon, qui relie un muscle à une pièce osseuse. Un ligament, qui relie deux os, aurait la même structure. Le tissu conjonctif dense est très régulier car il est composé d'épais faisceaux de fibres collagènes, parallèles et colorés en bleu. Dans ces faisceaux, les fibroblastes sont disposés parallèlement aux fibres. Les différents faisceaux de collagène sont unis par du tissu conjonctif lâche, plus clair, très cellulaire et pauvre en collagène. La grande résistance des tendons et des ligaments provient de l'orientation des fibres et des faisceaux dans le sens de la traction.
Dans la cornée, le chorion de l'épithélium pavimenteux stratifié épidermoïde est un tissu conjonctif dense régulier dont les fibres collagènes sont disposées en couches superposées. La substance fondamentale est localisée dans des espaces entre les couches. Les cellules sont appliquées contre les fibres, à la limite de ces interstices. Dans chaque couche, les fibres sont toutes parallèles mais celle d'une couche sont disposées perpendiculairement à celles des couches voisines. Elles ont la forme de stries dans les couches où elles sont coupées longitudinalement et celle de points dans les couches où elles sont coupées transversalement.
Le tissu conjonctif dense est donc un tissu conjonctif où
les fibres prédominent. Le plus commun est irrégulier,
les faisceaux de fibres étant disposés sans ordre
apparent. Dans les tendons et les ligaments, il est régulier
et les fibres collagènes sont disposées en faisceaux
parallèles. Dans la cornée et les aponévroses,
il est régulier et les fibres collagènes sont agencées
en lames.
2.2.4.4. Elastique
Dans le tissu conjonctif élastique, les fibres prédominent.
La plupart cependant sont disposées en lames parallèles,
colorées dans cette artère en rose. Les espaces
entre ces lames contiennent de la substance fondamentale et des
noyaux qui appartiennent à des cellules musculaires lisses.
Cette coloration ne permet cependant pas d'identifier la nature
des lames conjonctives. Les fibres élastiques, colorées
en violet par l'aldehyde fuchsine , sont associées en lames
épaisses, sinueuses, parallèles à la lumière
et anastomosées entre elles par des lames plus grêles.
Sa richesse en fibres élastiques fait de ce tissu conjonctif
un véritable tissu élastique. Chez l'homme, on le
trouve dans le ligament jaune de la colonne vertébrale,
dans les cordes vocales et dans des artères de gros calibre,
appelées pour cette raison artères élastiques.
Leçon suivante: 2.3. Les tissus conjonctifs spécialisés : tissu réticulé