J. Embryo/, exp. Morph. Vol. 26, 3, pp. 459-467, 1971
Printed in Great Britain
459
Sur le comportement
des mastocytes chez le rat en conditions
d'hypo- et d'hypervitaminose A
Par A. SPRECA, 1 L. MODIS 1 ET G. CONTI 1
Institut a"1 Histologie et cTEmbryologie generale de V Universite
de Fribourg (Suisse)
SUMMARY
The behaviour of rat mast cells under conditions of high and low vitamin A
The authors have studied the mast cells in normal rats and in rats under hypo- and hypervitaminosis A. The main results of their studies are: (a) in the skin (dermis), in the case of A
hypervitaminosis, there is a significant rise in the number of the mastocytes with swelling and
dcgranulation; (b) in lung and bone marrow, the number of mastocytes is increased under
hypovitaminosis A and there is also blood congestion and lipomatosis of bone marrow.
The authors give an interpretation of their results.
INTRODUCTION
Les mastocytes sont des cellules du tissu conjonctif, considerees aujourd'hui
comme des glandes endocrines unicellulaires particulieres, destinees a la
synthese de substances biologiquement importantes, telles que rheparine,
l'histamine, la serotonine, etc. (Selye, 1965). Dans l'organisme, ces cellules
jouent un role notable dans des conditions normales et pathologiques. Elles sont
particulierement riches en membranes cytoplasmiques, etant donne que tous
les granules qu'elles contiennent sont entoures par une cytomembrane.
Comme il est bien connu, au cours de l'hyper-et de l'hypovitaminose A, les
membranes cellulaires deviennent labiles, et ce phenomene a ete surtout
demontre par des experiences realisees in vitro (Dingle & Lucy, 1962; Fell &
Dingle, 1962; Dingle, 1969; Frimmer & Gries, 1969).
Dans la litterature, nous n'avons pas trouve beaucoup de travaux portant sur
les effets de la vitamine A au niveau des mastocytes. Dans des experiences chez
le rat, Hirt, Sommer, Wimmer & Kiesselbach (1939) ont observe que, au cours
de I'hypervitaminose A, la fluorescence des mastocytes, colores avec la tripaflavine, varie du rouge au vert. Les auteurs pensent que ce phenomene est lie
soit a un contenu divers d'heparine dans les differentes cellules, soit a une pene1
Authors'1 address: Institut d'Histologie, Universite de Fribourg, 1700 Fribourg, Perolles,
Switzerland.
460
A. SPRECA, L. MODIS ET G. CONTI
tration probable d'une petite quantite de vitamine A dans les cellules memes.
Berdjis (1963) a observe chez les rats in vivo, et aussi chez beaucoup d'organes de
ces animaux explantes in vitro, une augmentation, parfois notable, des mastocytes
en conditions d'hypervitaminose A. A l'aide du microscope electronique et
d'une methode micro-chimique, Glick & Kerr (1968) ont essaye d'eclaircir
l'effet in vitro de la vitamine A sur les mastocytes isoles. Au cours de leurs
experiences, ces auteurs ont constate une liberation massive d'histamine de la
part des mastocytes sous l'action de la vitamine A. Us pensent que la vitamine A
pourrait etre considered, dans son action, semblable au facteur 48/80, capable
de liberer l'histamine. Parallelement a la liberation d'histamine, Click &
Kerr ont observe, au microscope electronique, une degranulation des mastocytes.
Nous avons pense qu'il pourrait etre d'un certain interet d'etudier lecomportement des mastocytes in vivo en condition d'hypo-et d'hypervitaminose A.
MATERIEL ET METHODE
Pour notre recherche, on a employe 46 rats, dont le poids variait de 150 a
250 g. Les animaux se composaient de 20 rats de controle, 11 rats en hypervitaminose, 15 rats en hypovitaminose A. L'hypovitaminose a ete provoquee en
soumettant les animaux a une diete particuliere, depourvue de vitamine A.
L'hypervitaminose etait obtenue en administrant aux animaux de la vitamine Aacetate, dans des doses variables de 50000 a 100000 u.i. pro die, pendant 10
jours. Les rats de controle ont rec.u 50 u.i. de Vit. A pro die. Les animaux nous
ont ete fournis par le departement de vitaminologie de la Hoffmann-La Roche
SA a Bale, deja en etat d'hyper- et d'hypovitaminose.
On a essaye de preciser le degre de l'hyper- et de l'hypovitaminose des animaux
soit par des determinations morphometriques, au niveau du cartilage proximal
du tibia, soit en nous basant sur le degre de keratinisation de Pepithelium de la
cornee; ce 2e examen a ete effectue a l'aide du microscope polarisant, mais
seulement sur les animaux en hypovitaminose.
Les mastocytes ont ete etudies quali-et quantitativement dans les organes
suivants: peau, poumon, moelle osseuse du tibia, foie. La peau a ete fixee en
alcool-formol 4 : 1 ; tous les autres organes ont ete fixes dans du formol 10 %.
Les os ont ete decalcifies a l'acide formique. Inclusion en paraffine, coupes au
microtome ordinaire.
Les mastocytes ont ete colores avec les methodes suivantes: bleu alciansafranine selon Spicer (1960); bleu alcian-PAS; violet de cresyl 0,1 % en
acide acetique 3 %; comme coloration pour une vue d'ensemble, on a employe
systematiquement l'hematoxyline-eosine.
Les mastocytes ont ete etudies d'une facon plus detaillee dans la peau, ou
ils se trouvent en nombre important, en particulier dans le derme cutane.
Notre etude porte sur leur topographie, leur morphologie et leur nombre. Pour
Les mastocytes et la vitamine A
461
les compter et les situer, on a utilise un oculaire de cadrage grand-angulaire
10 x , comportant un reticule fixe de forme rectangulaire; objectif 40 x Wild.
Pour Petude topographique, on a divise le derme cutane en 3 zones qui, de la
surface vers la profondeur, ont ete nominees: zones A, B et C. La zone A,
situee au dessous de repiderme, est celle qui est comprise dans la surface du
reticule rectangulaire, dont le cote superieur coincide exactement avec la
membrane basale, separant repiderme du derme. La zone C, la plus profonde,
Fig. 1. Mastocytes observes dans le derme cutane des rats en experience. Les cellules
reproduites en A, B, C et D, correspondent respectivement aux groupes I, II, III et
IV decrits dans le texte. Les mastocytes ont ete colores a I'alcian bleu-saphranine
(obj. lOOx, oc. 15 x).
est celle qui est comprise dans le reticule rectangulaire, dont le cote inferieur
coincide avec la musculature striee qui, chez le rat, est interposee entre derme et
hypoderme. La partie restante du derme, entre les zones A et C, a ete nominee
zone B ou zone intermediate.
Pour Petude morpho-topographique des mastocytes, on a compte, en les
detectant dans les 3 zones sus-mentionnees, 1000 cellules, ou plus, par animal. On
arrive aisement a compter la totalite des mastocytes d'une coupe de peau en
deplacant systematiquement les preparations dans le sens latero-lateral et
antero-posterieur.
462
A. SPRECA, L. MODIS ET G. CONTI
D'apres l'aspect morphologique observe, on a classe les mastocytes dans les 4
groupes suivants (Fig. 1):
Groupe I: mastocytes en bon etat, avec membrane cellulaire intacte et
granulations nombreuses.
Groupe II: mastocytes en phase initiale de degranulation: quelques petits
grains sont visibles a l'exterieur de la membrane cellulaire.
Groupe III: mastocytes a forme tres irreguliere (allongee, etoilee), souvent de
taille beaucoup plus petite par rapport aux precedents; ils sont presque totalement degranules.
Groupe IV: mastocytes fragmented; certains restes cellulaires contiennent
encore quelques petits granules; d'autres, seuls des morceaux de membrane.
Pour la determination quantitative des mastocytes dans le derme, nous
avons opere de la maniere suivante: on a compte, pour chaque animal, le
nombre de mastocytes presents dans 50 champs microscopiques de la zone A
et 50 champs microscopiques de la zone C (le 'champ microscopique' est la
surface du derme delimitee par le reticule incorpore dans l'oculaire). On a
aussi calcule, au moyen d'un micrometre-objectif de Leitz, la surface exacte
delimitee par le reticule, et on a trouve qu'elle correspond a 0,4056 mm2. De
plus, au moyen d'un simple calcul, on a determine non seulement le nombre
total des mastocytes presents dans les 50 champs microscopiques des zones
A et C, mais aussi le nombre de mastocytes presents dans 1 mm 2 de surface
dermique. Cette mesure a ete realisee pour la zones A et C. On est arrive ainsi a
preciser la densite de la population des mastocytes, pour chaque animal, dans
les deux zones dermiques: l'une, la zone A, sous-jacente a l'epiderme; Pautre,
la zone C, situee au dessus de la musculature cutanee.
Dans les determinations quali-et quantitatives, nous avons fait une analyse
statistique complete, c'est-a-dire, nous avons determine l'erreur standard et la
signification au moyen de la preuve du '?'.
Dans les autres organes faisant l'objet de notre etude (poumon, foie, moelle
osseuse), les mastocytes ont ete etudies d'une maniere moins approfondie;
nous avons simplement essaye de preciser s'il existait des modifications frappantes
dans leur population.
Les coupes des organes sont ete observees au microscope de projection
Visopan-Reichert. Quant a 1'evaluation, nous avons employe le systeme,
quelque peu arbitraire, des + et des - , en partant d'une valeur de + + + +
donnee aux coupes ou les mastocytes etaient les plus nombreux, jusqu'a un - ,
ou les mastocytes etaient absents.
RESULTATS
A. Analyse qualitative
Chez les animaux en hypervitaminose A, la morphologie et l'etat de conservation des mastocytes dans le derme sont tres differents par rapport a ceux des
Les mastocytes et la vita/nine A
463
mastocytes des rats de controle (Tableau 1). La difference que Ton observe dans
les groupes I et IV est hautement significative. Les mastocytes du groupe IV,
fortement degeneres et en tres mauvais etat de conservation, sont beaucoup
plus nombreux dans la zone A que dans les deux autres (B et C). Par contre,
chez les animaux en hypovitaminose, nous n'avons observe aucune difference
Tableau 1. Analyse qualitative de la morphologie des mastocytes du derme
cutane
(Voir explications dans le texte)
Animaux d'experience
Groupe I (%) Groupe II (%) Groupe III (%) Groupe IV (%)
Controle
Hypervitaminose
Hypovitaminose
28,76 ±6,8
17,99* ±5,3
21,97 ±2,67
26,48 ±4,75
22,68 ±5,5
26,24 ±5,9
31,81 ±5,8
33,81 ±5,3
34,32 ±1,5
12,85 ±1,8
25,55* ±9,7
16,16 ±7,9
Chez les animaux en hypervitaminose, la morphologie et l'etat de conservation des mastocytes sont sensiblement differents par rapport a ce que Ton observe chez les animaux de
controle. Ainsi, par exemple, la difference des pourcentages des groupes I et IV a une valeur
significative (* P < 0,01).
Tableau 2. Comparaison entre epaisseur en cm du cartilage epiphysaire du tibia
me sure sur Veer an du Visopan, nombre des mastocytes par mm2 dans les zones
A et C du derme cutane et morphologie des mastocytes dans la totalite du derme
Rats de controle et en hypervitaminose. Les chiffres de la premiere colonne marques
par un * indiquent les rats ayant recu 50000 u.i. de vitamine A pro die pendant 10
jours. Les autres rats ont recu 100000 u.i. de vitamine A pro die pendant 10 jours.
Animaux
d'experience
Epaisseur
du cartilage
epiphysaire
du tibia
5,07
20 rats de controle
11 rats en
hypervitaminose
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
2,36
2,63
2,75
3,16
3,21
3,37
3,47*
4,74*
4,75*
4,87*
6,02*
Nombre des
mastocytes par
mm 2 dans ies
zones.A e t C
du derme
A
C
9,27
±2,15
7,14
7,53
7,58
17,43
7,68
4,48
11,52
—
13,00
9,21
18,03
25,32
±5,26
31,77
36,10
38,22
23,89
47,53
23,20
30,05
—
28,62
33,44
26,06
Mastocytes:
analyse morphologique
qualitative
t
I
II
III
IV
28,76
26,48
±4,75
25,09
—
13,19
25,90
29,17
30,37
20,93
19,94
—
23,14
19,65
31,81
12,85
±6,8
27,83
—
11,21
37,28
16,86
20,87
14,20
15,83
—
19,58
17,56
±5,8
±1,8
32,17
—
37,70
25,90
39,50
32,15
35,41
31,03
—
32,49
30,04
14,90
—
37,88
10,91
14,28
16,60
30,09
33,19
—
24,77
32,75
464
A. SPRECA, L. MODIS ET G. CONTI
significative par rapport aux rats de controle (Tableau 1). En observant le
Tableau 2, on peut constater qu'il existe en general une correspondance assez
constante et reguliere entre l'epaisseur du cartilage (liee au degre d'hypervitaminose) et la distribution des mastocytes dans les 4 groupes morphologiques
considered.
Tableau 3. Analyse quantitative des mastocytes des zones A et C
du derme cutane
Zone A
Zone C
•>
Controle
Hypovitaminose
Hypervitaminose
i
Nombre
total
Nombre/mm2
Nombre
total
Nombre/mm2
188 ±39
161 ±43
210 ±74
9,27 ±2,15
7,96 ±2,12
10,36 ±4,55
514 ±106
539 ±92,5
647* ±150
25,32 ±5,25
26,55 ±4,53
31,88* ±4,70
La difference entre le nombre des mastocytes contenus dans 50 champs microscopiques
(nombre total) de la zone C chez les animaux normaux et en hypervitaminose, est significative
(* 0,02 < P < 0,05). Dans la meme zone C, la difference entre le nombre des mastocytes
contenus dans 1 mm2 de derme chez les animaux normaux et en hypervitaminose, est egalement significative.
B. Analyse
quantitative
En observant le Tableau 3, le nombre des mastocytes de la zone C chez les
animaux en hypervitaminose apparait 'significatif, et cela est evident soit en ce
qui concerne le nombre total de cellules comptees sur 50 champs microscopiques
pour chaque animal, soit en ce qui concerne le nombre des mastocytes dans
1 mm 2 de surface dermique. On voit nettement que le nombre de mastocytes
chez les animaux en hypervitaminose est constamment superieur a celut des
animaux de controle. Mais ces mastocytes, augmentes en nombre, presentment
une morphologie et un etat de conservation sensiblement moins bons par
rapport aux controles. Cette donnee est particulierement evidente et a une
valeur significative dans le groupe cellulaire IV, concernant les cellules tres
mal conservees (Tableau 1).
L'etude quantitative des mastocytes chez les animaux en hypovitaminose
n'a pas revele de resultats significatifs (Tableau 3).
Foie
On a constate seulement une augmentation discrete des mastocytes chez les
animaux en hypovitaminose.
Poumon
Nous n'avons pas remarque de differences entre les rats de controle et les
animaux en hypervitaminose. Par contre, le poumon des animaux en carence
vitaminique montre une augmentation numerique tres forte des mastocytes par
rapport a l'organe des rats de controle.
Les mastocytes et la vitamine A
465
Moelle osseuse
On a etudie cet organe au niveau des epiphyses et des metaphyses. Dans les
premieres, le nombre des cellules granuleuses basophiles est en general tres
petit, et ces cellules montrent, en general, une morphologie uniforme. Au
niveau de la moelle metaphysaire, on n'a pas observe de differences entre les
animaux de controle et ceux en hypervitaminose; mais, les differences sont
considerables entre les controles et les rats en hypovitaminose. Chez ces derniers,
le nombre des cellules granuleuses basophiles est tres eleve. Dans les preparations colorees a rhematoxyline-eosine, on a constate, au niveau de la metaphyse,
chez les animaux en hypovitaminose, que les vaisseaux sanguins de type sinusoidal sont tres fortement dilates, qu'il existe une stase sanguine notable et
que, enfin, le nombre des cellules adipeuses est tres eleve; chez certains animaux
hypovitaminiques, on pourrait presque parler de transformation lipidique de la
moelle. La moelle des animaux de controle, par contre, ne presente aucune
des ces modifications, elle est active au point de vue hematopoietique, les
vaisseaux sanguins montrent une image tout a fait normale.
DISCUSSION
II est connu depuis longtemps qu'un fort degre d'hyper-ou d'hypovitaminose
A se traduit dans l'organisme des animaux, par un certain etat de toxicite. Les
resultats de nos experiences montrent que, au cours de l'hypervitaminose A,
il existe, dans le derme cutane, une forte degranulation des mastocytes et cela, a
notre avis, pourrait expliquer certains symptomes caracterisant cet etat de toxicite.
En effet, les amines biogenes, mises en liberte par les mastocytes (l'histamine
surtout), provoquent une vasodilatation avec les troubles circulatoires qui en
derivent; la serotonine, produite egalement par les mastocytes, peut provoquer
de son cote des troubles metaboliques. En observant les tableaux et les figures
reproduites dans le texte, on note que le nombre absolu des mastocytes dans la
peau des animaux en hypervitaminose est plus eleve par rapport a celui des
animaux de controle; d'autre part, ces mastocytes tres nombreux montrent un
etat de souffrance cellulaire bien evident et beaucoup plus important vis-a-vis
des temoins. 11 ne nous est pas facile d'expliquer ce parallelisme portant sur
l'augmentation numerique d'une part, et sur Fetat de souffrance et de degenerescence cellulaire d'autre part. Toute explication qu'on puisse donner a ce
phenomene n'est pas etayee de preuves experimentales, du moins jusqu'a
maintenant. Mais nous croyons qu'il n'est pas hasardeux de penser que ces
deux phenomenes soient entre eux strictement interdependants: l'hypervitaminose A provoque une degenerescence des mastocytes qui, a son tour, est la
cause d'une neoformation assez intense. Les resultats de nos experiences
montrent le mauvais etat de conservation des mastocytes et sont en accord
avec les donnees de Glick & Kerr (1968). Lors de l'hypervitaminose, il est
466
A. SPRECA, L. MODIS ET G. CONTI
vraisemblable qu'il y ait aussi une action directe de la vitamine A ail niveau de
la membrane des mastocytes qui en resulte detruite; ces cellules se presentent
alors degranulees. Mais il est legitime de penser egalement a une autre possibility:
l'etat toxique provoque par l'hypervitaminose A represente un stress pour les
animaux, et cela amene a une hyperactivite de la cortico-surrenale. II est connu
que les hormones corticoides peuvent provoquer une degranulation et une
destruction des mastocytes (Asboe-Hansen, 1957). Dans la peau des animaux
en hypovitaminose A, on ri'a pas observe d'effet direct nuisible de la vitamine sur
la membrane cellulaire des mastocytes.
Dans la moelle osseuse metaphysaire et dans le poumon, nous avons observe
des phenomenes contraires a ce qu'on a constate dans la peau: chez les animaux
en hypovitaminose, le nombre de cellules basophiles granuleuses est eleve,
tandis que dans l'hypervitaminose, le nombre et l'aspect des mastocytes
correspondent aux controles. II n'est pas facile d'expliquer cette augmentation
marquee des mastocytes au cours de l'hypovitaminose. Si Ton veut tenter une
interpretation, on est oblige d'entrer dans le domaine des hypotheses; dans ce
cas, nous pensons en premier lieu a des troubles de nature hormonale. Dans la
bibliographie, on trouve plusieurs donnees a ce sujet. Par exemple, Bavetta,
Bernick & Ershoff (1958) pensent que dans l'hypovitaminose A, 1'hormone de la
croissance est secretee en quantite insuffisante. Padawer & Gordon (1953),
Marx, Armstrong, Rucker & Marx (1960) ont trouve dans differents organes,
apres hypophysectomie, une augmentation du nombre de mastocytes. Uotila
(1938) et Palludan (1969) affirment que la fonction thyroidienne baisse au cours
de l'hypovitaminose A. Selon Arvy, Debray & Gabe (1950), dans les conditions
d'hypothyroidisme, on observe une augmentation des mastocytes dans differents
organes, par exemple dans la moelle osseuse. D'autres hormones egalement,
telles que les hormones sexuelles et des glandes surrenales par exemple, sont
influencees par des doses differentes de vitamine A (Laschet, 1969). Selon Lang
(1962), au cours de l'hypovitaminose, on observe une atrophie de la moelle
osseuse et des modifications importantes des leucocytes. Ces differentes donnees,
rapportees dans la bibliographie, confvrment notre idee que, pour expliquer
l'augmentation numerique des mastocytes au cours de l'hypovitaminose A, il
est sans doute necessaire de realiser d'autres etudes experimentales.
On a constate que les mastocytes, au cours de l'hypo- et de l'hypervitaminose A,
secomportentd'unemanieredifferente dans les differents organes. Nous pensons
par consequent qu'il existe une certaine organo-specificite dans le comportement
reactif des mastocytes; ceux-ci repondent d'une maniere differente et variable,
d'apres Torgane interesse, aux differentes stimulations se portant sur les
parenchymes.
RESUME
Les auteurs ont etudie les mastocytes chez des rats normaux et en conditions d'hypo- et
d'hypervitaminose A. Les observations plus detaillees ont porte sur le derme cutane des
animaux; le poumon, le foie, la moelle osseuse ont aussi ete examines. Les resultats plus
Les mastocytes et la vitamine A
467
importants sont les suivants: (a) dans le derme, on constate, lors d'hypervitaminose A, une
augmentation numerique et un etat de souffrance des mastocytes ayant valeur 'significative';
(Z>) dans le poumon et la moelle osseuse, les mastocytes augmentent en nombre au cours de
rhypovitaminose A; dans cette condition, on voit dans la moelle osseuse stase sanguine et
transformation lipidique.
Les auteurs essayent d'interpreter les donnees sus-mentionnees.
Ce travail a beneficie de l'aidefinancieredu Fonds National Suisse de la recherche scientifique.
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