Epiderme

Epiderme
n., pluriel : épidermides ou épidermises

Définition : Une ou plusieurs couches de cellules formant la partie la plus externe de la peau ou du tégument
Source : modifié par Maria Victoria Gonzaga, d’après BruceBlaus (schéma de la peau humaine, à gauche), CC BY 3.0. Golovetskiy (peau d’oignon, à droite), CC BY-SA 4.0.

Définition de l’épiderme

Qu’est-ce que l’épiderme ? Nous pouvons définir l’épiderme comme une ou plusieurs couches de cellules formant la couche externe résistante et protectrice de la peau ou du tégument (revêtement naturel). L’épiderme est le revêtement extérieur protecteur de nombreux végétaux et animaux. Il peut être constitué d’une seule couche, comme chez les plantes, ou de plusieurs couches de cellules superposées au derme, comme chez les vertébrés.

Epiderme humain

Chez l’homme, la peau est le plus grand organe du système tégumentaire. Elle entoure la surface extérieure du corps. Le rôle de la peau est vital car elle protège le corps (en particulier les tissus sous-jacents) contre les agents pathogènes, les rayons UV, les produits chimiques, les blessures mécaniques et la perte excessive d’eau. Elle joue également un rôle dans l’isolation, la régulation de la température et les sensations. Les couches de la peau des humains et des autres mammifères sont composées de trois couches principales : l’épiderme, le derme et l’hypoderme. Le rôle principal de l’épiderme est de protéger les couches plus sensibles de la peau.

Structure de l’épiderme

Trois couches composent la peau. Il s’agit de l’épiderme, du derme et de l’hypoderme. La figure 1 montre la structure de la peau.

L’épiderme est composé d’un épithélium pavimenteux stratifié principalement kératinisé. L’épithélium stratifié est défini comme ayant plus d’une couche d’épaisseur et l’épithélium pavimenteux fait référence à la structure des cellules ressemblant à des  » écailles  » ou ayant un aspect aplati. Les kératinocytes constituent le principal composant des cellules épidermiques. Ces cellules produisent la protéine kératine. La kératine est une protéine structurelle fibreuse solide qui est un constituant majeur des revêtements extérieurs chez les vertébrés, notamment la peau, les plumes, les cheveux et les sabots.

Les cellules épidermiques n’ont pas d’apport sanguin direct ; elles dépendent donc de la diffusion à partir des capillaires sanguins du derme pour l’oxygène et les nutriments.

L’épiderme est soit constitué de quatre, soit de cinq couches selon son emplacement. Lorsqu’il n’y a que quatre couches, il est décrit comme une peau fine, lorsqu’il y a cinq couches, il est décrit comme une peau épaisse. L’épaisseur de la peau varie en fonction de l’endroit où elle se trouve dans le corps. En général, la peau glabre est la plus épaisse car l’épiderme possède une couche supplémentaire appelée stratum lucidum. La peau épaisse se trouve sur la plante des pieds et la paume des mains. Les couches de la peau seront décrites plus en détail ci-dessous.

Il existe cinq couches de l’épiderme. Ce sont la strate basale, la strate spinosum, la strate granulosum, la strate lucidum et la strate cornée. La stratum lucidum ne se trouve que dans les peaux épaisses et est située entre la stratum corneum et la stratum granulosum. La figure 2 montre les couches de l’épiderme.

(1) Le stratum basale

Le stratum basale, que l’on appelle aussi stratum germinativum, est la couche la plus interne de l’épiderme. Les cellules y sont cuboïdales ou colonnaires. Elles reposent sur la membrane basale qui sépare le derme de l’épiderme. La couche basale se compose principalement de 2 types de cellules : (1) les kératinocytes et (2) les mélanocytes. D’autres types de cellules, par exemple les cellules de Merkel, sont également présents en très petites quantités.

La plupart des cellules présentes dans cette première couche sont des kératinocytes qui sont chargés de reconstituer les cellules perdues à la surface de la peau. Ces cellules se divisent par mitose, ce qui entraîne la production de millions de nouveaux kératinocytes dans la couche basale chaque jour. Le processus de mitose n’a lieu que dans cette couche de l’épiderme, car elle est proche des capillaires, ce qui lui permet de recevoir beaucoup d’oxygène et de nutriments par diffusion. Les nouvelles cellules déplacent les anciennes dans les couches de l’épiderme. Au fil du temps, à mesure que ces cellules se déplacent, leur forme et leur composition se modifient. Les kératinocytes aident également à maintenir l’épiderme ensemble.

L’autre type principal de cellules au sein de l’épiderme comprend les mélanocytes qui produisent la mélanine. Ces cellules sont responsables de la coloration des cheveux et de la peau. La figure 3 montre un échantillon de kératinocytes et de mélanocytes colorés au microscope.

Les autres cellules présentes dans la couche basale sont les cellules de Merkel (figure 4). Les cellules de Merkel ont été initialement découvertes par Friedrich Merkel à la fin des années 1800. Ce sont des cellules épithéliales rares et spécialisées qui se trouvent directement au-dessus de la membrane basale et fonctionnent comme des mécanorécepteurs de type 1. Elles peuvent percevoir un toucher léger/léger car leur membrane interagit avec les terminaisons nerveuses de la peau. Par conséquent, on les trouve principalement sur les lèvres, le bout des doigts et le visage, où la perception sensorielle est la plus sensible. De l’autre côté de leur membrane, ils sont liés aux kératinocytes par des complexes multiprotéiques de desmosomes.

La couche basale est attachée à la membrane basale par des desmosomes et des hémidesmosomes. Ce sont des complexes multiprotéiques permettant une forte adhésion cellulaire. Ce sont des jonctions intercellulaires qui donnent une résistance mécanique au tissu.

(2) Le stratum spinosum

La couche située au-dessus du stratum basale est le stratum spinosum, également appelé couche piquante. Elle a une épaisseur d’environ 8 à 10 cellules et elle contient des cellules de forme polyédrique. Les cellules de cette couche contiennent de nombreux desmosomes qui servent à ancrer les cellules ensemble. Lorsque cette couche cellulaire est préparée sur une lame pour la microscopie, les espaces entre les desmosomes se rétrécissent, donnant aux cellules un aspect hérissé. Cette apparence en pointe n’est pas celle des cellules dans la vie réelle. Les desmosomes agissent comme un support structurel et apportent flexibilité et élasticité.

Les kératinocytes commencent à produire de la kératine dans cette couche. Cette protéine fibreuse résistante permet de maintenir l’eau à l’intérieur des cellules. Chaque kératinocyte contient des tonofibrilles qui commencent et se terminent à chaque desmosome. Les tonofibrilles sont des filaments intermédiaires de kératine, composants du cytosquelette des kératinocytes. Ils ont ici un rôle de soutien structurel très important.

Les cellules dendritiques du système immunitaire se trouvent également dans la partie superficielle de cette couche. Les cellules dendritiques sont appelées cellules de Langerhans lorsqu’elles se trouvent dans l’épiderme. Elles sont très proches des kératinocytes dans cette couche. Elles étendent également leurs processus à la couche suivante, le stratum granulosum. Ces cellules de Langerhans reconnaissent les agents pathogènes et les allergènes dans les couches épidermiques et migrent vers le ganglion lymphatique où elles peuvent déclencher une réponse immunitaire appropriée.

Lorsque de nouveaux kératinocytes se déplacent dans cette couche, ils repoussent les kératinocytes plus anciens vers la couche épidermique suivante de la peau, le stratum granulosum.

(3) Le stratum granulosum

Le stratum granulosum a une épaisseur d’environ 3 à 5 cellules. Dans cette couche, les cellules sont légèrement aplaties en forme de losange. Les kératinocytes produisent ici de grandes quantités de protéines, la kératine et la kératohyaline. La kératohyaline s’accumule dans des granules appelés granules de kératohyaline. Ces granules entourent les filaments de kératine créant une matrice intracellulaire.

On trouve également dans cette couche de l’épiderme des granules lamellaires (ou corps lamellaires). Ce sont des organites sécrétoires qui contiennent des glycolipides, des enzymes et des protéines qui sont sécrétés à la surface des cellules. Ils agissent comme une colle permettant aux cellules de rester serrées les unes contre les autres et recouvrent les cellules en les rendant imperméables pour empêcher la perte d’eau. Ce processus empêche également la diffusion des nutriments à l’intérieur et à l’extérieur des kératinocytes. Cela entraîne à son tour la mort du stratum granulosum superficiel, comme en témoigne la perte de leurs noyaux. Les cellules de cette couche prennent un aspect aplati et écrasé. (Voir figure 5)

(4) Le stratum lucidum

Etendue d’environ 2 à 3 cellules, cette couche n’est présente que dans les peaux épaisses. À ce stade, les kératinocytes sont morts en raison d’un manque de nutriments et d’oxygène. Cette couche est claire et ne se trouve que sur les sites glabres du corps où la peau est épaisse, comme la plante des pieds et la paume des mains. (Voir Figure 2)

(5) La couche cornée

Enfin, la couche la plus superficielle de l’épiderme a une épaisseur d’environ 20 à 30 cellules. (Voir figure 2) Cette couche est constituée de kératinocytes morts qui n’ont pas de noyau. Il s’agit en fait d’une couche kératinique de cellules rétrécies, aplaties et cornifiées. On peut les appeler des cellules squameuses anucléées et cette couche est parfois décrite comme la couche cornée. Les kératinocytes sont maintenant presque dépourvus d’eau et remplis de kératine. À ce stade, ils sont appelés cornéocytes. Ces cellules se détachent dans l’environnement.

Les kératinocytes morts sécrètent des défensines, qui agissent comme une partie du système immunitaire. Les défensines sont des peptides antimicrobiens dont on a constaté qu’ils agissent contre certains virus, bactéries et champignons.

Le cycle complet d’un kératinocyte, de sa génération jusqu’à son éjection, peut prendre entre 25 et 45 jours. La figure 2 montre une image au microscope de l’épiderme avec le stratum basale jusqu’au stratum corneum. Notez l’écaillage des cellules mortes dans la couche cornée.

Fonctions de l’épiderme avec exemples

L’épiderme a de nombreuses fonctions, notamment celle de servir de barrière à l’eau, stabilité structurelle, défense immunitaire, homéostasie du corps, fonctions endocrines et exocrines, et sensation/toucher. Chacune sera abordée plus en détail ci-dessous.

Barrière d’eau et défense immunitaire

Premièrement, l’épiderme sert de barrière non seulement à l’eau, mais aussi aux microbes, aux produits chimiques et aux dommages causés par les UV. Il fonctionne comme une barrière d’eau grâce à la surface interne hydrophobe de la membrane plasmique. Cette surface est composée de protéines de réticulation qui confèrent également à l’épiderme sa stabilité structurelle. En outre, la surface externe de la membrane plasmique est également hydrophobe. Lorsque les kératinocytes du stratum spinosum produisent des granules lamellaires, ils sont exportés par exocytose vers les espaces intracellulaires. Ces granules lamellaires sont remplis de céramides, de phospholipides et de glycosphingolipides qui, lors de leur sécrétion, contribuent à former la membrane extracellulaire riche en lipides. Celle-ci bloque le mouvement de l’eau. De plus, les acides gras sont antimicrobiens et c’est également dans ces granules lamellaires que d’autres substances chimiques antimicrobiennes telles que les défensines sont libérées.

Intégrité structurelle

La structure de la peau, avec son abondance de la protéine fibreuse kératine, permet à l’épiderme d’agir comme un revêtement protecteur agissant contre les contraintes mécaniques et les blessures. Elle est solide et flexible et protège les couches de tissus situées sous l’épiderme. L’apparence de la peau d’une personne nous permet de voir son état de santé général et son âge.

Homéostasie du corps, fonctions endocrines et exocrines

Dans les couches stratum spinosum et stratum granulosum de l’épiderme, la vitamine D est produite. Cela se produit dans les kératinocytes avec l’aide de la lumière UV du soleil qui convertit le 7-déhydrocholestérol en vitamine D. Un récepteur de la vitamine D et les enzymes correspondantes sont également exprimés par les kératinocytes permettant à la vitamine D d’être convertie en sa forme active. La stimulation du récepteur de la vitamine D favorise la génération de kératinocytes dans le stratum basale et la différenciation des kératinocytes lors de leur migration à travers les couches de l’épiderme.

L’épiderme régule également la température et la perte d’eau. Les fonctions exocrines comprennent la transpiration et les actions des glandes sébacées. Les glandes sébacées sont une glande apocrine (un type de glande exocrine) qui sécrètent des huiles contenant des lipides et des protéines connues sous le nom de sébum qui bourgeonne dans la zone entourant un follicule pileux via des conduits. Cette huile monte dans la tige du cheveu et recouvre ensuite l’épiderme en le protégeant de la perte d’eau. Les glandes sébacées sont généralement situées dans les parties poilues du corps et ne se trouvent pas sur la plante des pieds ou la paume des mains. La figure 6 montre l’emplacement de la glande sébacée dans la peau.

Les glandes sudoripares, quant à elles, sont des glandes eccrines qui répondent à la température du corps. On les trouve en grande quantité dans le tissu cutané de tout le corps, en particulier dans la paume des mains et la plante des pieds. Leur rôle est de sécréter de l’eau et des électrolytes qui se dispersent dans l’épiderme permettant la régulation de la température corporelle par la transpiration.

Sensation/Toucher

Comme mentionné précédemment, les cellules de Merkel sont impliquées dans la médiation de la perception du toucher léger. Les cellules de Merkel sont décrites comme des cellules neuroendocrines ou des mécanorécepteurs. On les trouve en grappes dans des zones appelées dômes de toucher. On trouve également dans l’épiderme des terminaisons nerveuses libres qui aident aux fonctions sensorielles, notamment les sensations de chaleur, de toucher, de froid et de douleur.

L’épiderme des autres animaux

La kératine de l’épiderme de la peau est présente chez différentes espèces animales. Par exemple, elle est un constituant des sabots, des ongles, des griffes, des écailles, des plumes, des poils et des cornes. Ces appendices sont fabriqués par des modifications de l’épiderme ainsi que du derme et des couches sous-cutanées. Les bois, bien que composés d’os, ont un revêtement épidermique en velours. (Figure 7)

Les sabots, les ongles, les griffes et les cornes font partie des matériaux biologiques les plus résistants en raison de la force des cellules mortes remplies de kératine. En raison de la nature complexe des matières kératiniques, leur formation peut servir un large éventail de propriétés biologiques telles que la résistance aux impacts (comme dans les sabots), les attaques externes (cornes et ongles) et la résistance aux forces aérodynamiques (plumes).

L’épiderme des plantes

L’épiderme des plantes est de structure beaucoup plus simple que celui des animaux. Habituellement, il n’a qu’une seule cellule d’épaisseur, composée de simples cellules épidermiques, de cellules de garde et de poils. Cependant, on peut trouver un épiderme à plusieurs couches dans les feuilles de certaines plantes, comme dans les genres Figus et Nerium. L’épiderme des tiges contient des cellules de forme tabulaire. Les cellules de l’épiderme sont généralement serrées les unes contre les autres et les espaces intercellulaires sont limités. La figure 8 montre la structure d’une feuille en indiquant l’emplacement de l’épiderme sur les faces inférieure et supérieure.

L’épiderme recouvre toutes les plantes herbacées et se retrouve en couverture des feuilles, des tiges, des fleurs et des racines. Au-dessus du sol, les cellules épidermiques des plantes ont un revêtement cireux appelé cuticule qui est imperméable à l’eau. (Figure 9) La cuticule garde l’eau à l’intérieur et les agents pathogènes à l’extérieur, jouant ainsi un rôle protecteur. Une cire épicuticulaire recouvre l’épiderme de certaines plantes. Cela protège encore plus les plantes de la perte d’eau ainsi que du vent et de la forte lumière du soleil. Ces plantes sont adaptées à la vie dans des environnements chauds et secs. La cuticule est transparente et permet à la lumière de la traverser. Il y a peu ou pas de chloroplastes dans la couche épidermique, ceux-ci se trouvent dans les couches inférieures et comme l’épiderme est translucide, la lumière du soleil peut les atteindre facilement.

Les stomates sont présents dans l’épiderme des feuilles, ce sont des ouvertures qui permettent les échanges gazeux. Les stomates sont constitués d’une paire de cellules de garde qui forment le pore stomatique. Ces cellules de garde contiennent des chloroplastes leur permettant de fabriquer de la nourriture grâce à la photosynthèse. (Figure 10)

Des extensions de l’épiderme peuvent être vues dans la plupart des plantes, ce sont des trichomes qui agissent pour protéger la plante des insectes ou des herbivores. Ils peuvent le faire soit en sécrétant des substances toxiques, soit en empêchant les nuisibles d’atteindre la surface de la plante (pointes ou épines). C’est le cas des orties, dont les trichomes peuvent se détacher et injecter à l’animal/homme des histamines irritantes. Chez les plantes insectivores, comme chez le rossolis (Drosera), un nectar collant est produit par les trichomes et cela attire et capture les insectes que la plante digère.

L’épiderme se trouve également dans les racines des plantes. Ici, il agit pour permettre l’absorption de l’eau dans le système racinaire. L’épiderme des racines possède une cuticule très fine pour permettre l’absorption de l’eau. Les racines peuvent produire un produit chimique appelé mucigel, qui est un hydrate de carbone hydrophile permettant à la racine de se déplacer facilement dans le sol.

Conclusion

L’épiderme est présent chez les animaux et les plantes comme une couche protectrice externe fournissant une barrière vitale aux agents pathogènes environnementaux, aux produits chimiques et aux UV ainsi qu’un rôle structurel important. Chez les animaux, l’épiderme a été adapté à chaque espèce pour assurer la protection, la défense et la régulation du corps par la formation de sabots, de poils, de plumes et d’ongles. De même, les plantes se sont adaptées à leur environnement en augmentant l’épaisseur de leur cuticule sur l’épiderme en fonction des environnements humides ou secs. Elles possèdent également un large éventail de trichomes qui servent à dissuader les parasites et les herbivores. Globalement, l’épiderme est responsable de la sécurité de l’organisme qu’il recouvre.

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