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Thymus (anatomie)

glande du système immunitaire
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Le thymus (du grec θυμός, « âme, cœur, souffle ») est un organe situé derrière le sternum, dans la partie supérieure du thorax, plaqué à l'arrière du manubrium sternal, plus précisément dans ce qu'il est convenu d'appeler le médiastin antéro-supérieur et antéro-moyen. Ce petit organe souvent oublié des cours de biologie a une importance qui a été récemment réévaluée : longtemps considéré comme un organe secondaire après l'enfance, il joue un rôle majeur en produisant notamment la thymuline, un peptide hormonal essentiel à la maturation, différenciation et sélection de cellules immunitaires que sont les lymphocytes T ; une hormone dont la concentration chute fortement avec l'âge, et joue un rôle majeur dans la régulation de l'inflammation chronique liée au vieillissement. Le thymus joue donc un rôle décisif dans la mise en place du système immunitaire chez l'enfant en assurant la maturation des lymphocytes T aussi appelés « thymocytes ».

Thymus
Détails
Drainage lymphatique
Identifiants
Nom latin
ThymusVoir et modifier les données sur Wikidata
MeSH
D013950Voir et modifier les données sur Wikidata
TA98
A13.1.02.001Voir et modifier les données sur Wikidata
TA2
5152Voir et modifier les données sur Wikidata
FMA
9607Voir et modifier les données sur Wikidata

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Localisation du thymus.

Son activité, son poids (30 à 40 grammes) et sa taille sont maximales à la puberté, puis involuent à l'âge adulte (progressivement remplacé par du tissus adipeux), mais des données récentes montrent qu'il conserve un rôle, sous‑estimé (il pourrait contribuer à expliquer certaines différences individuelles dans le vieillissement ou la réponse aux traitements)[1].

Histologiquement, c'est un organe lymphoïde épithélial qui fait partie, avec la moelle osseuse, des organes lymphoïdes primaires. Il est entouré par une cloison conjonctive qui émet des travées délimitant des lobules. Chaque lobule possède une partie périphérique sombre, le cortex, et une partie centrale claire : la médulla.

Dans l'histoire du vivant

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Le thymus n'est apparu ou n'est connu que chez certains vertébrés : ceux de l'embranchement des gnathostomes (vertébrés à mâchoires) ; il est absent chez les vertébrés agnathes (sans mâchoires) que sont les lamproies et les myxines (bien que l'on retrouve chez ces dernières des structures analogues mais plus primitives, comme le « thymoïde » chez la lamproie, associé à l'épithélium pharyngé, qui assure une fonction de maturation de cellules lymphocytaires-like sans posséder l'architecture ni les marqueurs moléculaires caractéristiques du thymus des vertébrés à mâchoires[2],[3].

Le thymus semble être apparu pour la première fois il y a environ 500 millions d'années, chez les poissons cartilagineux (requins, raies, chimères), ce qui en fait le premier groupe animal doté d'un thymus complet couplé à des lymphocytes T et à des lymphocytes B distincts, en même temps que l'apparition de la Recombinaison V(D)J qui permet la diversification somatique des récepteurs antigéniques[4],[5]. À partir de ce point, tous les vertébrés à mâchoires en possèdent un : poissons cartilagineux, poissons osseux (téléostéens), amphibiens, reptiles, oiseaux et mammifères, avec une morphologie de base restée globalement constante au cours de l'évolution malgré des variations de position, de nombre de lobes et de degré de lobulation selon les groupes[6].

Des différences notables existent cependant entre groupes de vertébrés : chez les poissons osseux (du gendre Tilapia par exemple), le thymus se développe le long de la paroi pharyngée et présente une organisation histologique cortex/médulla moins nettement séparée que chez les mammifères, avec une maturation qui suit les stades larvaires puis juvéniles[7].

Chez les oiseaux, le thymus est classiquement constitué d'une chaîne de plusieurs lobes disposés le long du cou, à la différence des deux lobes uniques et compacts situés dans le médiastin supérieur chez la plupart des mammifères.

Chez les reptiles et amphibiens, la position et le nombre de lobes varient également selon les espèces, et le degré d'involution post-métamorphique ou post-pubertaire est très variable.

Linvolution thymique, par contre (liée à l'âge et aux hormones sexuelles), d'abord décrite chez les mammifères, semble être un phénomène ancien et largement conservé ; il est retrouvé chez presque toutes les espèces à thymus étudiées, suggérant une origine évolutive profonde et une utilité encore à mieux comprendre, qui n'est pas propre aux seuls mammifères ni à l'espèce humaine.

Dans l'histoire médicale

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Selon Galien (IIe – IIIe siècles), le thymus est l'organe dans lequel résident l'esprit et l'âme. Plus tard, il est décrit comme un organe de purification du système nerveux, puis comme un coussin de protection de la cage thoracique ou encore un régulateur de la fonction pulmonaire fœtale et néonatale.

En 1832, le chirurgien et anatomiste anglais Astley Cooper suggère que le thymus a une fonction majeure dans l'organisme, mais sans la préciser.

En 2026, après divers essais de reconstitution thymique, et au vu du paradigme des cellules souches clonales (capables de se multiplier en produisant des clones identiques d'elle‑même et de régénérer durablement un tissu ou un organe), une revue d'étude présente le thymus comme un modèle majeur pour l'étude de la régénération d'organe et pour la compréhension de la biologie des cellules souches. Sa structure et son fonctionnement apparaissent bien plus complexes qu'on ne le pensait.

Paradoxalement, bien qu'entrant en involution à l'adolescence, le thymus conserve des cellules capables de s'étendre en culture et même de restaurer des fonctions thymiques[8]. Son développement embryonnaire doit être distingué de son homéostasie postnatale, en tenant compte de l'évolution du potentiel des progéniteurs épithéliaux (cellules sources, immatures, de l'épithélium thymique) qu'il contient, capables de se diviser et de donner naissance aux différentes cellules épithéliales du thymus, plus ou moins selon l'âge ou les lésions. Le rôle des cellules mésenchymateuses et du microenvironnement extracellulaire dans l'architecture et la régénération de l'organe a été examiné. Des avancées récentes en reconstruction thymique ont confirmé la capacité réelle du thymus à se régénérer après l'enfance, les composants minimaux nécessaires pour produire des lymphocytes T naïfs fonctionnels hors du corps, et l'usage de modèles murins « humanisés » de nouvelle génération pour explorer la tolérance immunitaire et les immunothérapies émergentes Page actuelle[9].

Par ailleurs, des chercheurs de Harvard confirment que cet organe (jusqu'alors souvent considéré comme inutile après l'adolescence) conserve en réalité un rôle important à l'âge adulte, pour la santé cardiovasculaires et contre le cancer du poumon[1].

Description

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Anatomie

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Représentation d'une coupe du médiastin sur la seconde vertèbre thoracique. Le thymus est visible dans la partie supérieure de l'image. Planche tirée de Anatomy of the Human Body de Henry Gray, publiée en 1918.

Le thymus est situé dans le médiastin antéro-supérieur et antéro-moyen. C'est un organe mou, constitué de deux lobes unis sur la ligne médiane sauf à l'extrémité supérieure et inférieure. Les deux lobes sont le plus souvent de tailles différentes ; occasionnellement, ils peuvent, être soit unis et formant alors une seule masse, ou soit séparés par un lobe intermédiaire. Son volume augmente en direction caudale. Il présente quatre faces : antérieure, supérieure et deux latérales.

Le thymus se projette entre le 4e cartilage costal et le bord inférieur de la thyroïde, il est donc partiellement dans le thorax et partiellement dans le cou.

Évolution au cours de la vie

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Parce que le thymus évolue constamment, les radiologistes ont parfois du mal à différencier le thymus sain du thymus pathologique.

Comme Galien le remarqua le premier, le thymus augmente de taille de la naissance jusqu'à la puberté. Cette observation fut vérifiée par William Hewson en , qui étudia l'évolution de la taille du thymus chez le fœtus et l'enfant. À la puberté, le thymus subit un processus appelé « involution », qui définit la décroissance progressive du thymus avec l'âge.

Durant l'involution, le tissu épithélial s'atrophie en faveur de tissu adipeux, sous l'influence de la maturation sexuelle : les hormones sexuelles stéroïdiennes, œstrogènes et androgènes — dont la production augmente fortement à la puberté — déclenchent puis accélèrent la régression massique du thymus. Le tissu thymique, tout comme les cellules épithéliales stromales (de soutien) et comme les thymocytes en développement, exprime des récepteurs aux Œstrogènes et aux androgènes, et l'activation de ces récepteurs favorise l'apoptose des thymocytes ainsi que le remodelage du stroma thymique en tissu adipeux. Des études expérimentales chez l'animal appuient fortement ce mécanisme : la castration prépubère retarde ou atténue nettement l'involution thymique, tandis que l'administration d'hormones sexuelles l'accélère artificiellement, et inversement le blocage pharmacologique de la production de ces hormones (par exemple via des analogues de la GnRH utilisés en clinique) peut entraîner une régénération partielle et transitoire du thymus chez l'adulte, y compris chez l'humain, ce qui a suscité un intérêt en immunologie du vieillissement et en médecine régénérative. Il existe également un rôle de la GnRH elle-même et d'autres facteurs neuroendocriniens dans ce processus, mais le consensus scientifique actuel considère les hormones sexuelles comme le principal moteur de l'involution thymique post-pubertaire, plutôt qu'un simple ralentissement du renouvellement cellulaire général de l'organisme, qui ne présente pas un pic spécifique à cet âge de façon comparable. Le thymus est donc bien indirectement lié au développement de la sexualité, non pas parce qu'il jouerait un rôle actif dans celle-ci, mais parce qu'il est une cible physiologique des hormones sexuelles qui accompagnent la puberté, ce qui explique pourquoi son déclin fonctionnel coïncide temporellement avec cette période plutôt qu'avec un pic général et non spécifique de prolifération cellulaire[10],[11],[12].

Il pèse 15 g à la naissance. À la puberté, son poids atteint 35 g. Ensuite, l'involution du thymus entraine une diminution de sa masse, il pèse 25 g à 20 ans, moins de 15 g à 60 ans et moins de 6 g à 70 ans. Le thymus mesure 5 cm de long sur 4 cm de large et 1 cm d'épaisseur. Le thymus grandit de la naissance jusqu'à la puberté puis régresse progressivement.

Chez l'enfant, le thymus est rouge sombre en raison de sa riche vascularisation, mais devient progressivement plus gris, puis jaune chez la personne âgée par l'infiltration de tissu adipeux. Le thymus ne change pas significativement, mais le tissu lymphoïde est remplacé peu à peu par du tissu adipeux.

Rapports

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Le thymus est contenu dans la loge thymique. La paroi antérieure de cette dernière est formée par le feuillet profond du fascia cervical moyen en haut et le ligament sterno-péricardique en bas. Sa paroi postérieure est constituée par le fascia thyro-péricardique et le péricarde sous-jacent. Latéralement, la loge thymique est délimitée par les gaines des vaisseaux du cou.

Antérieurs : le thymus répond en avant aux muscles sterno-hyoïdien et sterno-thyroïdien, au ligament sterno-péricardique supérieur, aux vaisseaux thoraciques et au corps et manubrium sternal.

Postérieurs : le thymus répond en haut à la trachée, et en bas à la partie inférieure de l'artère carotide commune gauche, au tronc brachio-céphalique artériel droit, à l'artère pulmonaire, à l'arc aortique, à la veine cave supérieure et au cœur.

Latéraux : le thymus répond à la gaine vasculo-nerveuse du cou, à la plèvre et aux poumons. Supérieurs : le thymus est en rapport avec le bord inférieur de la thyroïde, accolé ou distant de quelques millimètres. Dans ce dernier cas, la gaine de la thyroïde est reliée à la gaine du thymus par le ligament thyroïdien.

Innervation et vascularisation

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L'innervation du thymus est sympathique par le ganglion cervico-thoracique et parasympathique par le nerf vague.

Le thymus est vascularisé par l'artère trabéculaire (issue de l'artère thoracique interne) et par des branches de l'artère thyroïdienne inférieure. Il existe souvent des anastomoses entre les artères qui vascularisent la thyroïde et le thymus. Le drainage veineux s'effectue par les veines thyroïdienne inférieure, thoracique interne et brachiocéphalique gauche. Les lymphatiques du thymus aboutissent aux nœuds des lymphocentres médiastinal antérieur transverse et thoracique interne.

Histologie

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Le cortex est principalement composé de lymphocytes (aussi appelés thymocytes) ainsi que quelques cellules épithéliales et mésenchymateuses, tandis que la médulla est composée de nombreuses cellules épithéliales et quelques thymocytes. Les cellules épithéliales jouant un rôle majeur dans la maturation des lymphocytes T, sont nommées nurse cells (cellules nourricières). De plus, les récepteurs aux antigènes des thymocytes ou récepteur des cellules T interagissent avec les antigènes du complexe majeur d'histocompatibilité portés par les cellules épithéliales. Cette étape de la maturation permet d'éliminer les lymphocytes T autoréactifs.

Imagerie

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Il est identifiable scanographiquement jusqu'à 35 ans. Au scanner, le thymus apparaît comme une structure bilobée triangulaire localisée dans le médiastin antérieur, le plus souvent antérieur à l'aorte ascendante, à la veine cave supérieure et aux voies pulmonaires. Différencier le thymus des autres structures médiastinales comme les nœuds lymphatiques ou le sinus supérieur du péricarde peut s'avérer difficile.

L'épaisseur du thymus a largement été étudiée au scanner et IRM. Baron et al. ont étudié 154 scanners de thymus normaux. Il en résulte que l'épaisseur moyenne du thymus est de 1,1 cm (écart type de 0,4 cm) dans le groupe des patients âgés de 6 à 19 ans et de 0,5 cm (écart type de 0,27 cm) dans le groupe de patients âgés de plus de 19 ans. L'épaisseur maximum était de 1,8 cm dans le groupe de patients de moins de 20 ans et de 1,3 cm dans le second groupe. Cependant, sur les images IRM, le thymus est plus épais (entre 1,5 et 2 cm chez les patients âgés de plus de 20 ans.) Ceci serait dû à une meilleure détection du tissu adipeux et des bords du thymus avec l'IRM.

Rôle

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Différenciation des lymphocytes T dans le thymus.

Le thymus est un organe lymphoïde primaire car spécialisé dans la maturation des lymphocytes dans lequel les cellules T d'origine médullaire subissent une différenciation cellulaire[13],[14],[15]. Cette différenciation se fait par l'acquisition du récepteur des cellules T. Le récepteur des cellules T est une glycoprotéine membranaire formée d'une chaîne alpha et d'une chaîne bêta.

Les thymocytes les plus immatures n'ont ni récepteur des cellules T ni les co-récepteurs CD4 et CD8, ils sont appelés « thymocytes double négatifs » (CD4− et CD8−) et représentent 5 % des thymocytes. La maturation se fait par l'acquisition des antigènes CD4 et CD8 aboutissant aux thymocytes double positifs (CD4+ et CD8+) constituant 80 % des thymocytes.

Deux hormones thymiques principales contrôlent ces étapes de différenciation des prothymocytes :

Développement thymique des lymphocytes T

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Le développement thymique des lymphocytes T couvre plusieurs processus qui requièrent la relocalisation dynamique des lymphocytes en développement, à l'intérieur et à l'extérieur des multiples environnements qui constituent l'architecture du thymus. Ces processus incluent[16],[17],[9],[18],[19],[20] :

Animation expliquant le développement des lymphocytes T dans le thymus
  • l'entrée des progéniteurs lymphoïdes dans le thymus ;
  • la génération de thymocytes double-positifs (DP) CD4+ CD8+ dans le cortex thymique extérieur ;
  • la sécrétion de la thymuline, un peptide activant la division des lymphocytes T cytotoxiques[21] ;
  • la sélection positive puis négative des thymocytes double-positifs dans le cortex ;
  • l'interaction des thymocytes sélectionnés avec les cellules épithéliales thymiques médullaires pour l'assurance d'une tolérance centrale ;
  • l'exportation des lymphocytes T matures depuis le thymus.

Pour que les thymocytes en développement puissent passer par chacune de ces étapes dans l'ordre et au bon endroit, ils doivent communiquer entre eux, de façon proximale ou distale. Cependant, le développement des thymocytes passe par une sélection rigoureuse du répertoire thymique dans laquelle seuls 1 à 3 % des thymocytes réussissent à survivre et à être exportés du thymus[22],[23],[24].

Chez l'adulte

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Essentiel à l'établissement de la diversité des lymphocytes T au début de la vie, le thymus subit une involution profonde avec l'âge. Pour cette raison, il était traditionnellement considéré comme largement non fonctionnel chez l'adulte[25],[26].

En 2026, deux études menées par des chercheurs affiliés à l'université de Harvard, publiées dans Nature, remettent en cause cette idée :

  • une étude a analysé — avec l'IA — des scanners thoraciques issus de grandes cohortes — plus de 25 000 venant de participants du National Lung Screening Trial, et plus de 2 500 de la Framingham Heart Study. Elle conclut qu'une bonne santé du thymus (évaluée d'après des radiographies de routine) est systématiquement associée à une mortalité plus faible (toutes causes confondues), à une incidence réduite du cancer du poumon et à une mortalité cardiovasculaire plus faible sur une période de suivi de 12 ans. La santé thymique est également liée à l'inflammation systémique et aux dysrégulations métaboliques[27].
  • Une seconde étude révèle que l'état du thymus influence aussi la réponse aux immunothérapies anticancéreuses, les patients au thymus plus sain montrant un risque moindre de progression tumorale et de décès. Ces résultats sont encore à confirmer, mais suggèrent un rôle majeur et sous‑estimé du thymus dans la résilience immunitaire de l'adulte et ouvrent de nouvelles perspectives pour l'évaluation du risque de maladie et la personnalisation des traitements.

Ces résultats repositionnent le thymus comme un régulateur central du vieillissement à médiation immunitaire et de la susceptibilité à certaines maladies à l'âge adulte, ce qui en fait une cible pour des stratégies personnalisées, préventives et régénératrices promouvant la longévité et un vieillissement en bonne santé[27]. Les auteurs ont établi un score de « santé thymique » fondé sur la taille, la forme et la composition de l'organe, et observent que l'inflammation chronique, le tabagisme et l'excès de poids sont associés à une dégradation de cette santé thymique. En 2026, diverses entreprises de biotechnologie développent des thérapies visant à régénérer le thymus, afin ralentir le vieillissement et prévenir le cancer[28].

Axe intestin‑thymus ?

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Une autre étude (2026) conclut que le thymus joue un rôle contre les maladies inflammatoires chroniques de l'intestin (MICI), en aidant au maintient de l'équilibre immunitaire intestinal, via la production et régulation des lymphocytes T régulateurs (Tregs).
Les auteurs proposent le concept d'un Axe intestin‑thymus selon lequel une dysbiose intestinale du microbiote intestinal humain pourrait altérer la structure et la fonction du thymus — dont via les voies de signalisation TLR — réduisant la production de Tregs et alimentant un cercle inflammatoire aggravant les MICI[29].

Embryologie

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Le développement de la tête et du cou est marqué par l'apparition de l'appareil branchial. En effet, dès la quatrième semaine les six arcs branchiaux se forment à la suite de l'évagination dans le tissu mésenchymateux de cinq profonds sillons : les poches branchiales ectoblastiques et endoblastiques. Ce n'est pas sans rappeler la formation des fentes branchiales des poissons et amphibiens. Cependant chez l'embryon humain, les poches branchiales endoblastiques et ectoblastiques n'entreront pas en contact (sauf entre le premier et le deuxième arcs, où la réunion des poches formera le tympan). Les arcs branchiaux sont constitués d'un axe mésenchymateux tapissé extérieurement d'ectoblaste et intérieurement d'endoblaste. Les dérivés des arcs branchiaux sont nerveux, musculaires et constitutifs du squelette.

Exemple : le nerf VII ou facial, les muscles de la face, l'étrier, une partie de l'os hyoïde et de l'os temporal dérivent de l'arc branchial 2 (ou arc hyoïdien).

La troisième poche endobranchiale présente à son extrémité distale deux récessus l'un ventral et l'autre dorsal. À la cinquième semaine du développement, l'épithélium du récessus dorsal de la troisième poche se différencie en tissu parathyroïdien tandis que le récessus ventral forme l'ébauche du thymus. Ces ébauches glandulaires perdent leurs connexions avec la paroi pharyngienne et le thymus migre en direction caudale et médiale, entraînant avec lui la glande parathyroïde inférieure.

Le corps du thymus rejoint rapidement sa situation définitive dans le thorax, où il fusionne avec son homologue du côté opposé. Sa portion caudale, étroite et allongée, se segmente en petits fragments. Ces fragments disparaissent habituellement, mais ils peuvent parfois persister et sont alors enchâssés dans le corps de la thyroïde ou isolés (îlots thymiques accessoires).

À la neuvième semaine de gestation, le thymus est uniquement constitué de tissu épithélial, mais à la dixième semaine, de petites cellules lymphoïdes migrent du foie et de la moelle osseuse vers le thymus et participent ainsi à la division en lobules de l'organe. La différenciation entre le cortex et la médulla est complète à partir de la quinzième semaine.

Le développement du thymus se poursuit après la naissance et jusqu'à la puberté. Chez le jeune enfant, la glande occupe une place considérable dans le thorax, entre le sternum en avant et le péricarde et les gros vaisseaux en arrière. Chez l'adulte la glande s'atrophie et devient difficilement reconnaissable.

L'étude de l'embryologie du thymus permet d'aborder trois pathologies :

  • thymus ectopique : du fait de la migration des tissus glandulaires, il n'est pas rare de retrouver des vestiges sur le trajet de migration. Des vestiges cervicaux sont parfois observés sur des scanners ou des IRM ;
  • syndrome de Di-George (syndrome des troisième et quatrième poches endobranchiales) ;
  • hypoplasie du thymus ou absence du thymus responsable d'un déficit immunitaire.

Pathologie

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Chez l'être humain

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Un élargissement du thymus peut être causé par différentes maladies : thymome, lymphome ou cancer. Il peut être également vu en cas de maladie de Basedow[30], secondaire à une hyperplasie lymphoïde et une hyperplasie du tissu thymique (non lymphoïde)[31].

Dans la myasthénie, l'hyperplasie thymique est fréquente pouvant aller jusqu'au thymome[32], lequel est parfois traité par thymomectomie.

Chez l'animal

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Des anomalies histologiques et morphologiques du thymus sont induites par la prise d'anabolisant. Chez l'animal d'élevage, ces anomalies - facile à détecter à l'abattoir - sont utilisée comme biomarqueur de l'utilisation illégale de Clenbuterol associé à d'autres molécules (dexaméthasone et autres stéroïdes sexuels ou corticostéroïdes, etc. encore retrouvés en Europe en 2012 après avoir été utilisés comme activateurs de croissance chez les veaux de boucherie et les bovins de boucherie). L'observation du thymus (sans analyse biochimique) permet même de détecter l'usage passé d'anabolisants qui ne sont plus détectables dans le plasma sanguin[33]. En effet, même de « faibles doses de dexaméthasone (DXM), administrées seules ou en association avec le clenbutérol comme facteur de croissance chez les bovins de boucherie, induisent des changements morphologiques dans le thymus » (augmentation de l'infiltrat graisseux, associé à une atrophie corticale) avec une réduction très nette du ratio cortex/médulla (C/M) chez les animaux traités[33]. Sous un seuil de 0,93 pour le ratio C/M, il s'agit d'animaux traités au DXM (qui inhibe la sécrétion de cortisol au cours de la période de traitement, mais avec un effet qui disparait huit jours après la fin du traitement, ce qui permet qu'il ne soit plus détecté par les analyses classiques à l'abattoir[33].

Notes et références

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  1. 1 2 « Le thymus, un organe clé insoupçonné du système immunitaire », sur franceinfo, (consulté le ).
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  3. ↑ (en) « Comparative study of cartilaginous fish divulges insights into the early evolution of primary, secondary and mucosal lymphoid tissue architecture », Developmental & Comparative Immunology,‎ .
  4. ↑ (en) « Evolution of genetic networks underlying the emergence of thymopoiesis in vertebrates », Immunogenetics,‎ (PMID 19559469).}.
  5. ↑ (en) « Thymus », sur sciencedirect.com (consulté le ).
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  7. ↑ (en) « Histology and ultrastructure of the thymus during development in tilapia, Oreochromis niloticus », Journal of Anatomy,‎ .
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Voir aussi

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Bibliographie

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  • (en) Jacques F. A. P. Miller, « The function of the thymus and its impact on modern medicine », Science, vol. 369, no 6503,‎ , article no eaba2429 (DOI 10.1126/science.aba2429).

Articles connexes

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