vignette|Moelle osseuse rouge et moelle osseuse jaune dans un os long.

La moelle osseuse est un tissu situé au centre des os. Elle existe sous deux formes : la moelle osseuse rouge, où les cellules du sang sont produites (l'hématopoïèse), et la moelle osseuse jaune, surtout composée de graisse.

La moelle osseuse rouge produit tous les différents types de cellules du sang : les globules rouges (nécessaires au transport de l'oxygène des poumons vers les cellules et du dioxyde de carbone des cellules vers les poumons), les globules blancs (les cellules qui protègent le corps des substances étrangères : défenses immunitaires) et les plaquettes (des fragments de cellules qui s'accumulent lors d'une blessure pour arrêter une hémorragie afin de coaguler le sang).

Description chez les êtres humains vignette|Substance spongieuse dans un os long. Les os sont composés d'une substance compacte se trouvant à l’extérieur de l'os, et d'une substance spongieuse se trouvant à l’intérieur de l'os. Cette substance spongieuse ressemble à une éponge rigide et réserve des cavités plus ou moins grandes entre la substance osseuse (les trabécules). Ces cavités sont remplies par une matière appelée moelle osseuse.

Les cavités osseuses sont tapissées de cellules qui construisent les os (les ostéoblastes), et de cellules, moins nombreuses, qui détruisent les os (les ostéoclastes). Cette activité de construction et destruction osseuse est permanente à tous les stades de la vie et est nécessaire à la solidité des os. Les cavités sont remplies par un gel fibreux, la matrice extracellulaire, qui soutient les différents composants de la moelle osseuse. Cette matrice contient un réseau de petites artères et veines (les capillaires), des cellules de soutien (les fibroblastes), des cellules nerveuses, des cellules de graisses (les adipocytes), des cellules sanguines à différents stades de maturation (les cellules hématopoïétiques), et de la réticuline, une protéine de soutien similaire au collagène. De plus, des sont aussi présentes ; ces cellules semblent jouer un rôle important dans la formation des cellules sanguines..

vignette|Cellules dans la moelle osseuse rouge.

Il y a deux types de moelle osseuse : la moelle osseuse rouge, comportant peu d'adipocytes et proportionnellement beaucoup de cellules hématopoïétiques ; la moelle osseuse jaune, comportant beaucoup d'adipocytes et peu de cellules hématopoïétiques.

Le sang arrive à la moelle osseuse par un vaisseau sanguin qui entre dans l'os au milieu de celui-ci. Ce vaisseau se ramifie de plus en plus et après avoir drainé l'os arrive dans la moelle osseuse par des petits vaisseaux, les capillaires. La paroi de ceux-ci (l'endothélium) est constituée de cellules plates entre lesquelles les cellules sanguines arrivées à maturation passent dans le sang.

La masse totale de la moelle osseuse est supérieure à celle du foie, ce dernier ayant une masse de 1,5 à . La masse osseuse jaune représente 50 % à 70 % de la masse osseuse chez un humain de 25 ans. Mais cette proportion n'est pas fixe, elle augmente avec l'âge, la ménopause, l'abus d’alcool et les maladies, par exemple ; mais peut aussi diminuer en faisant plus de sport ou en étant exposé au froid.

Moelle osseuse rouge Les nouveau-nés n'ont que de la moelle osseuse rouge. À l'âge adulte, la moelle osseuse rouge ne se trouve que dans les vertèbres, les côtes, les clavicules, le sternum, les os du bassin et du crâne, et dans les extrémités les plus proches du tronc des fémurs et des humérus. La moelle osseuse rouge est fortement vascularisée car les cellules hématopoïétiques y produisent les cellules sanguines.

Moelle osseuse jaune La moelle osseuse jaune est principalement composée d'adipocytes (cellules graisseuses). Chez l'humain adulte, elle représente environ 10 % de la masse totale de graisse dans le corps. Ces adipocytes sont différents des cellules graisseuses dans les autres parties du corps et ont un rôle important dans la régulation de l'équilibre naturel interne du corps, l'homéostasie.

Production des cellules sanguines

Le sang est composé d'un liquide, le plasma sanguin, qui transporte les cellules sanguines et d'autres matériaux, comme des protéines, des nutriments, des gaz et d'autres substances. Chez la femme 42 %, chez l'homme 45 %, du sang est constitué de cellules sanguines dont 99 % est composé de globules rouges, les érythrocytes. Les autres cellules sont les globules blancs, les leucocytes, qui existent en 5 variantes (les neutrophiles, les éosinophiles, les basophiles, les monocytes et les lymphocytes), et les plaquettes sanguines, qui ne sont pas des cellules à proprement parler, mais des fragments cellulaires.

Toutes ces cellules sont produites dans la moelle osseuse par les cellules souches hématopoïétiques. Avant la naissance, les cellules sanguines ne sont pas produites dans la moelle osseuse, mais d'abord dans la vésicule vitelline, puis dans le foie, la rate et les tissus lymphatiques, et enfin, depuis le mois dans la moelle osseuse rouge ; au mois de grossesse, la production par la moelle osseuse est prédominante. Toutefois, lorsque la production de cellules sanguines doit être stimulée de toute urgence, le foie et la rate peuvent reprendre cette production, même à l'âge adulte. La moelle osseuse jaune peut aussi se retransformer en moelle osseuse rouge en cas de besoin supplémentaire.

Dans la moelle osseuse rouge, en moyenne, 18 % des cellules présentes sont des globules rouges en formation et presque 80 % sont des globules blancs en formation ou matures.

Cellules souches hématopoïétiques

vignette|Production des cellules du sang depuis la moelle osseuse et maturation dans différents milieux. Les cellules souches hématopoïétiques produisent tous les types de cellules sanguines. Ces cellules sont peu nombreuses, ne représentant qu'une cellule sur à cellules de la moelle osseuse. Elles peuvent aussi s’échapper dans le sang, mais ne représentent dans ce cas qu'une cellule sur cellules sanguines. Des protéines spécifiques, dépendantes des besoins, vont inciter ces cellules à se diviser et à produire les différentes cellules sanguines. De plus, elle se divisent aussi afin de se reproduire et ainsi garantir la production continue de cellules sanguines.

Les cellules souches hématopoïétiques se divisent dans un premier temps en deux types de cellules différentes, les cellules myéloïdes progénitrices qui vont donner les cellules rouges, les cellules blanches et les plaquettes, et les cellules lymphoïdes progénitrices qui vont donner les lymphocytes. Quand les cellules sanguines arrivent à maturation, elles sont libérées dans le sang. Ces progéniteurs peuvent produire beaucoup de cellules, mais seulement pendant un temps limité après leur création. On estime qu'il faut entre 15 et 20 jours pour que les cellules sanguines viennent à maturation, mais cette durée peut varier selon les besoins.

Dépendant de leurs localisations, les cellules souches hématopoïétiques ou les cellules progénitrices vont se spécialiser différemment. Ces localisations, les , sont définies par les cellules environnantes comme les adipocytes, les ostéoblastes, les vaisseaux sanguins, les cellules stromales.

Globules rouges

Les globules rouges sont des cellules aplaties responsables du transport de l'oxygène (O2) des poumons vers les cellules et d'une grande partie du gaz carbonique des cellules vers les poumons. Chaque millimètre cube (mm3) de sang contient cinq millions de globules rouges. Ces cellules n'ont ni noyaux ni autres organites et sont essentiellement des sacs remplis de molécules d'hémoglobine. Elles ont une durée de vie d'environ quatre mois, et sont remplacées par deux à trois millions de nouveaux globules rouges chaque seconde. La rate élimine les globules rouges trop vieux.

Les globules rouges sont produits dans la moelle osseuse en différentes étapes et c'est à la dernière étape que les globules rouges sont libérés dans le sang. La moelle osseuse est stimulée par des protéines spécifiques, les érythropoïétines (EPO), produites dans les reins lorsqu'il y a un manque d'O2. Chaque globule rouge contient plus de de molécules d'hémoglobine qui chacune contiennent quatre atomes de fer. La moelle osseuse, le foie et la rate peuvent stocker le fer sous forme de ferritine ou d'hémosidérine. Quand l'érythropoïétine stimule la fabrication de globules rouges, les atomes de fer sont liés à une protéine de transport, la transferrine, pour être acheminés vers la moelle osseuse par le sang pour que de nouveau globules rouges puissent être créés.

Les globules rouges en formation s'agglutinent autour d'un macrophage et forment ainsi des îlots d'érythroblastes. Ces îlots sont proches des capillaires. Les cellules les plus proches du macrophage sont les moins matures. Le macrophage absorbe les cellules défectueuses et enlève aussi les noyaux des globules rouges avant qu'elles ne gagnent les vaisseaux sanguins.

Globules blancs

Le rôle des globules blancs est de nous protéger contre des substances étrangères à notre corps (bactéries, virus, champignons, ) en les détruisant. Ils éliminent aussi les cellules anormales, par exemple cancéreuses, et nettoient l'organisme de cellules usées et de débris de tissus. Il y a beaucoup moins de globules blancs que de globules rouges dans le sang, chaque mm3 en contient environ . Les globules blancs utilisent le sang seulement comme moyen de transport, à destination ils quittent celui-ci par les capillaires, les plus petits vaisseaux sanguins, en se faufilant entre les cellules de la paroi des vaisseaux. La durée de vie des globules blancs granuleux se compte en jours, voire en heures.

Il y a cinq sortes de globules blancs qui sont classés selon leur apparence au microscope : les leucocytes granuleux, les granulocytes, avec des noyaux de formes diverses : les neutrophiles : Ce sont les globules blancs les plus abondants, constituant presque la moitié de tous les leucocytes dans la moelle osseuse, et mesurant de 0,010 à . Ils s’attaquent principalement aux bactéries et aux champignons en utilisant des enzymes comme la lysozyme et la défensine, et ingèrent les débris inutiles, les éosinophiles : Elles représentent environ 6 % des globules blancs et mesurant de 0,010 à . Elles combattent les parasites comme les vers et sont aussi antihistaminique, c'est-à-dire qu'elles aident à réduire les allergies, les basophiles : Ce sont les globules blancs les moins abondants, représentant moins de 1 % du total. Ils mesurent de 0,008 à et jouent un rôle dans l'intensification des inflammations et dans la prévention de la coagulation ;

les leucocytes non-granuleux avec un grand noyau : les monocytes : Ces larges cellules de 0,12 à représentent 5 % des globules blancs de la moelle osseuse. Quand ils sont libérés dans le sang, ils sont encore immatures et y restent deux jours avant de se fixer dans un tissu (y compris la moelle osseuse) où ils grandissent pour devenir des macrophages et ingurgiter tous les débris non-désirés. Lorsqu'ils ont accompli cette tâche, qui peut durer des années, ils meurent ; les lymphocytes : Ces cellules, à tous les stades de la maturation, représentent presque 40 % des globules blancs et varient en dimensions de 0,006 à . Il a trois types de lymphocytes, les lymphocytes NK, B et T. Les lymphocytes NK peuvent reconnaître des cellules qui sont étrangères ou qui ont des signes d'anormalité comme les cellules cancéreuses. Les lymphocytes B produisent des marqueurs qui s’accrochent à des cellules étrangères, les désignant ainsi comme cellules à éliminer. Les lymphocytes T s'attaquent à des cellules étrangères spécifiques et les détruisent. Les lymphocytes B sont créés dans la moelle osseuse mais migrent vers les tissus lymphoïdes pour achever leur maturation et leur différenciation. Les lymphocytes T ne sont produits dans la moelle osseuse que pendant le stade fœtal et la petite enfance, puis le thymus prend la relève.