Sur le plan morphologique, l'éosinophile mature mesure entre 10 et 15 micromètres de diamètre et se caractérise par un noyau typiquement bilobé, en forme de bissac ou de lunettes, relié par un fin filament de chromatine, bien que des formes à trois lobes puissent être observées. La chromatine nucléaire est dense et l'on ne distingue pas de nucléole, signe d'une cellule en phase terminale de différenciation. Le cytoplasme est occupé par deux types principaux de granulations. Les granulations spécifiques, ou secondaires, sont les plus nombreuses et les plus caractéristiques; elles possèdent une ultrastructure très reconnaissable en microscopie électronique avec un coeur cristalloïde central dense aux électrons, de forme oblongue ou en losange, entouré d'une matrice moins dense. C'est dans cette matrice que sont stockées les protéines cationiques responsables des propriétés tinctoriales et fonctionnelles de la cellule, tandis que le cristalloïde central contient la protéine basique majeure, un polypeptide extrêmement basique et cytotoxique. Les granules primaires, plus rares, se forment plus précocement au cours de la maturation et ne possèdent pas de cristalloïde; ils renferment notamment la protéine de Charcot-Leyden, une lysophospholipase capable de cristalliser et de former les cristaux bipyramidaux hexagonaux observés dans les expectorations des asthmatiques, et divers enzymes hydrolytiques. Le cytoplasme contient également des corps lipidiques, dont le nombre augmente lors de l'activation cellulaire et qui constituent des sites privilégiés pour la synthèse des médiateurs lipidiques, notamment les leucotriènes et les prostaglandines.

La production des éosinophiles s'effectue dans la moelle osseuse à partir d'un progéniteur myéloïde commun, sous l'influence prépondérante de trois cytokines majeures : l'interleukine-5 (IL-5), l'interleukine-3 (IL-3) et le facteur de stimulation des colonies de granulocytes et de macrophages (GM-CSF). L'IL-5 est le facteur de croissance le plus spécifique de la lignée éosinophile, agissant à la fois sur la prolifération des progéniteurs médullaires, sur la différenciation terminale, sur la sortie médullaire vers le sang périphérique et sur la prolongation de la survie des éosinophiles matures en inhibant leur apoptose. L'importance de cette cytokine est soulignée par les modèles murins invalidés pour le gène de l'IL-5 ou de sa chaîne réceptrice, qui présentent une éosinopénie profonde, et par les syndromes hyperéosinophiliques où une production excessive d'IL-5 par des clones lymphocytaires T est fréquemment en cause. Les éosinophiles transitent dans le sang pendant une durée relativement brève, leur demi-vie étant estimée entre 8 et 18 heures avant leur migration vers les tissus, où ils peuvent résider plusieurs jours à plusieurs semaines sous l'influence des facteurs de survie locaux. La majeure partie des éosinophiles de l'organisme se trouve en réalité dans les tissus, en particulier au niveau des muqueuses digestives, respiratoires et génito-urinaires, où ils participent à la surveillance immunitaire basale même en l'absence d'inflammation déclarée.

Le recrutement tissulaire des éosinophiles est un processus finement régulé qui fait intervenir des molécules d'adhésion et des facteurs chimiotactiques spécifiques. L'étape initiale de roulement sur l'endothélium activé est médiée par les sélectines, puis l'adhésion ferme implique l'intégrine VLA-4 (α4β1) se liant à VCAM-1, une voie partagée avec les basophiles et les lymphocytes, mais également les intégrines β2 (LFA-1, Mac-1) interagissant avec ICAM-1. La migration transendothéliale et le déplacement dans le tissu interstitiel sont guidés par des chimiokines dont les plus spécifiques sont les éotaxines (CCL11, CCL24, CCL26), qui agissent via le récepteur CCR3, fortement exprimé à la surface de l'éosinophile. D'autres chimiokines comme CCL5 (RANTES), CCL7, CCL13, et les médiateurs lipidiques tels que le leucotriène B4 et le facteur activateur plaquettaire, contribuent également au chimiotactisme éosinophile. Une fois dans les tissus, les éosinophiles peuvent être activés par divers stimuli, au premier rang desquels les immunoglobulines de type A, G et E via leurs récepteurs de surface respectifs. L'éosinophile exprime en effet des récepteurs pour les IgA (FcαR), pour les IgG (FcγRII), et pour les IgE (FcεRII de basse affinité et, dans certaines conditions, FcεRI), ce qui lui permet d'interagir avec les pathogènes opsonisés et de participer aux réactions allergiques. Il peut également être activé par des cytokines comme l'IL-5, l'IL-3 et le GM-CSF qui amplifient sa réactivité et sa survie, ainsi que par des ligands de l'immunité innée via les Toll-like receptors.

Le contenu protéique des granules spécifiques de l'éosinophile est dominé par quatre protéines majeures hautement cationiques, dont les propriétés cytotoxiques expliquent une grande partie de ses fonctions effectrices. La protéine basique majeure (MBP), stockée dans le coeur cristalloïde, est un polypeptide de 13,8 kDa extrêmement riche en résidus arginine et lysine, qui lui confèrent un point isoélectrique supérieur à 11. Elle exerce une toxicité directe sur les helminthes en altérant l'intégrité de leur tégument et de leurs membranes, mais elle est également capable de léser les cellules épithéliales respiratoires et de provoquer la libération d'histamine par les mastocytes et les basophiles, contribuant ainsi à l'inflammation allergique. La protéine cationique de l'éosinophile (ECP), de poids moléculaire compris entre 16 et 21 kDa, est une ribonucléase de la famille des RNases A qui possède une activité neurotoxique et cytotoxique, capable de former des pores dans les membranes bactériennes et parasitaires, et dont la concentration dans les sécrétions est corrélée à la sévérité de l'asthme et de la rhinite allergique. La neurotoxine dérivée des éosinophiles (EDN), également une ribonucléase de la même famille, est une protéine de 18,4 kDa douée d'une puissante activité neurotoxique, capable d'induire le syndrome de Gordon chez l'animal par atteinte des neurones cérébelleux, et qui possède en outre une activité antivirale notamment contre le virus respiratoire syncytial et le VIH. Enfin, la peroxydase de l'éosinophile (EPO) est une hémoprotéine distincte de la myéloperoxydase des neutrophiles, qui catalyse la production d'acide hypohaleux, en particulier l'acide hypobromeux, en utilisant le peroxyde d'hydrogène et les ions bromure, générant ainsi des dérivés oxydants très réactifs qui participent à la destruction des pathogènes mais peuvent également causer des dommages oxydatifs aux tissus de l'hôte. Outre ces protéines cationiques, les granules contiennent une multitude d'enzymes hydrolytiques, des protéoglycanes, et la protéine de Charcot-Leyden, une galectine-10 qui forme les cristaux éponymes et dont la sécrétion est un marqueur d'activation éosinophile.

Lors de l'activation, l'éosinophile peut libérer le contenu de ses granules par plusieurs mécanismes. L'exocytose classique, ou dégranulation, permet la libération massive des protéines cationiques dans le milieu extracellulaire. La sécrétion parcellaire, ou piecemeal degranulation, consiste en la fusion sélective de petites vésicules issues des granules avec la membrane plasmique, permettant une libération plus progressive et ciblée des médiateurs, fréquemment observée dans les tissus inflammatoires chroniques. L'éosinophile peut également recourir à une cytolyse avec libération de granules intacts qui, déposés dans le tissu, continuent de sécréter leur contenu de manière prolongée. Enfin, bien que de façon moins spectaculaire que les neutrophiles, les éosinophiles peuvent émettre des pièges extracellulaires (EETosis) composés d'ADN mitochondrial et de protéines granulaires, capables d'immobiliser et de tuer des bactéries et des parasites. La synthèse de médiateurs lipidiques par l'éosinophile activé est dominée par la production de cystéinyl-leucotriènes, notamment le LTC4 et son dérivé le LTD4, qui sont de puissants spasmogènes bronchiques et augmentent la perméabilité vasculaire, jouant un rôle central dans l'asthme et la rhinite allergique. L'éosinophile produit aussi des prostaglandines, du thromboxane, du PAF, et un large éventail de cytokines et de chémokines, parmi lesquelles l'IL-3, l'IL-5, le GM-CSF qui entretiennent l'éosinopoïèse et la survie autocrine, l'IL-4 et l'IL-13 qui favorisent la réponse Th2, l'IL-10 et le TGF-β qui participent à la régulation de l'inflammation et aux processus de fibrogenèse, ainsi que de nombreuses chémokines comme CCL5, CCL11 ou CCL17 qui amplifient le recrutement leucocytaire.

La fonction ancestrale et la plus emblématique de l'éosinophile est la défense contre les parasites pluricellulaires, en particulier les helminthes. Lors d'une infestation parasitaire, la réponse immunitaire de type Th2 entraîne une production massive d'IL-5, d'IL-4 et d'IL-13, qui stimule l'éosinopoïèse et provoque une éosinophilie sanguine et tissulaire marquée. Les éosinophiles recrutés au contact des larves ou des vers adultes adhèrent à leur surface par l'intermédiaire d'anticorps, le plus souvent des IgG ou des IgE, et déchargent leurs protéines cationiques qui endommagent le tégument du parasite. La MBP, l'ECP et l'EDN exercent une action toxique directe, tandis que la peroxydase de l'éosinophile génère des radicaux oxygénés létaux. Dans des modèles expérimentaux, la déplétion en éosinophiles ou en IL-5 compromet la résistance à certaines infections parasitaires, notamment à Schistosoma mansoni, Strongyloides stercoralis ou Trichinella spiralis, confirmant le rôle protecteur de ces cellules. Toutefois, cette fonction défensive a un corollaire pathologique : dans les pays industrialisés où les parasitoses sont devenues rares, les mêmes mécanismes effecteurs, orientés à l'origine contre les helminthes, sont détournés contre des allergènes environnementaux inoffensifs et participent à l'immunopathologie des maladies allergiques.

Dans l'asthme allergique, l'éosinophile est considéré comme la principale cellule effectrice des lésions épithéliales et de l'hyperréactivité bronchique. Son infiltration dans la muqueuse et la sous-muqueuse bronchiques, guidée par les éotaxines et le CCR3, est un trait histologique caractéristique de l'inflammation asthmatique. La libération de MBP, d'ECP et d'EPO provoque une desquamation de l'épithélium respiratoire, une exposition des terminaisons nerveuses sensitives et une stimulation de la contraction des muscles lisses bronchiques. Les cystéinyl-leucotriènes produits en abondance par les éosinophiles activés sont de puissants bronchoconstricteurs et inducteurs d'hypersécrétion de mucus. Par la sécrétion de TGF-β, l'éosinophile participe au remodelage bronchique chronique, caractérisé par une fibrose sous-épithéliale, une hyperplasie des cellules caliciformes et une hypertrophie du muscle lisse, qui aboutit à une obstruction bronchique fixée irréversible. Des biomarqueurs dérivés de l'éosinophile, tels que le dosage de l'ECP sérique ou la mesure de la fraction exhalée du monoxyde d'azote (dont la production par l'épithélium est liée à l'inflammation éosinophile), sont utilisés en clinique pour évaluer le degré d'inflammation asthmatique et guider la prise en charge thérapeutique. L'avènement des thérapies ciblées anti-IL-5, comme le mépolizumab, le reslizumab, et le benralizumab qui cible le récepteur de l'IL-5, a révolutionné la prise en charge de l'asthme éosinophile sévère en entraînant une déplétion profonde et rapide des éosinophiles circulants et tissulaires, avec une réduction significative des exacerbations et une amélioration de la fonction respiratoire, démontrant ainsi le rôle pathogénique direct de ces cellules.

L'éosinophile est également impliqué dans diverses pathologies gastro-intestinales, au premier rang desquelles l'oesophagite à éosinophiles, une maladie chronique inflammatoire émergente caractérisée par une infiltration massive d'éosinophiles dans la muqueuse œsophagienne, responsable de dysphagie, d'impaction alimentaire et de symptômes de reflux réfractaires aux inhibiteurs de la pompe à protons. La gastrite à éosinophiles et la colite à éosinophiles constituent des entités plus rares, souvent associées à des allergies alimentaires ou à des syndromes hyperéosinophiliques. Dans ces affections, le recrutement des éosinophiles est favorisé par une production locale d'éotaxine-3, d'IL-5 et d'IL-13, et les lésions tissulaires sont liées à la libération des protéines cationiques et des médiateurs pro-inflammatoires. Le rôle de l'éosinophile dans la fibrose a été particulièrement étudié dans le cadre des syndromes hyperéosinophiliques, un groupe hétérogène de maladies caractérisées par une hyperéosinophilie sanguine et tissulaire prolongée, responsable d'atteintes multiviscérales sévères, notamment cardiaques avec fibrose endomyocardique, thrombi muraux et valvulopathies, pulmonaires avec fibrose interstitielle, cutanées, neurologiques et hématologiques. Dans ces syndromes, l'éosinophile activé libère du TGF-β, du PDGF et d'autres facteurs profibrogènes qui stimulent la prolifération fibroblastique et la synthèse de matrice extracellulaire, conduisant à des lésions fibreuses irréversibles. Certains syndromes hyperéosinophiliques sont secondaires à des mutations clonales myéloïdes, comme la fusion FIP1L1-PDGFRA qui entraîne une activation constitutive d'un récepteur tyrosine-kinase et répond aux inhibiteurs de tyrosine-kinase comme l'imatinib, tandis que d'autres sont réactionnels à une hyperproduction d'IL-5 par des lymphocytes T aberrants, répondant aux corticoïdes et aux anticorps anti-IL-5.

En dermatologie, l'éosinophile est un acteur clé de nombreuses affections, comme la dermatite atopique où il infiltre le derme et libère ses protéines cationiques contribuant au prurit et aux lésions de grattage, le syndrome de Wells ou cellulite à éosinophiles, caractérisé par des plaques érythémateuses infiltrées avec un aspect histologique en flammèches éosinophiles, et les vascularites à éosinophiles comme le syndrome de Churg-Strauss, ou granulomatose éosinophilique avec polyangéite, une vascularite nécrosante touchant les petits et moyens vaisseaux, associée à un asthme sévère, une hyperéosinophilie et des manifestations systémiques liées à l'infiltration éosinophile des parois vasculaires et des tissus périphériques. L'éosinophile participe également aux réactions médicamenteuses, notamment le syndrome d'hypersensibilité médicamenteuse ou DRESS syndrome, caractérisé par une éruption cutanée sévère, une hyperéosinophilie et des atteintes viscérales, au cours duquel l'activation des éosinophiles est probablement déclenchée par une réactivation virale, en particulier des herpesvirus.

En pratique clinique quotidienne, l'éosinophile est évalué par la numération formule sanguine, où l'on mesure son nombre absolu. Une éosinophilie, définie par un taux d'éosinophiles circulants supérieur à 0,5 g/l, est classiquement classée en légère, modérée ou sévère, et ses étiologies sont vastes, dominées par les parasitoses tissulaires à helminthes dans les régions d'endémie, les maladies allergiques et atopiques dans les pays industrialisés, les hypersensibilités médicamenteuses, certaines connectivites et vascularites, les syndromes hyperéosinophiliques primitifs ou secondaires, et plus rarement certaines tumeurs solides ou lymphomes. En zone tropicale, une hyperéosinophilie massive doit faire rechercher en priorité une strongyloïdose ou une filariose, tandis qu'en milieu tempéré, l'enquête étiologique s'oriente d'abord vers une cause allergique ou médicamenteuse. L'éosinopénie, définie par un taux abaissé, est plus difficile à interpréter en raison des valeurs basses normales, mais elle s'observe au cours des infections bactériennes aiguës sévères, des traitements corticoïdes, de la libération de cortisol endogène lors de stress aigus, et constitue un indicateur précoce d'infection dans certains contextes cliniques.

Enfin, il est désormais établi que l'éosinophile ne se limite pas à un rôle exclusivement pro-inflammatoire et destructeur. Des travaux récents ont mis en évidence des fonctions homéostatiques et immunorégulatrices inattendues. Les éosinophiles présents physiologiquement dans le tissu adipeux viscéral participent au maintien de l'homéostasie métabolique en favorisant la polarisation des macrophages vers un phénotype anti-inflammatoire alternatif et en sécrétant des catécholamines et des cytokines qui améliorent la sensibilité à l'insuline. Dans l'intestin, ils contribuent à la maturation du système immunitaire muqueux postnatal et à la production d'IgA sécrétoires. Dans la glande mammaire en développement, ils participent à la ramification du réseau canalaire. Les éosinophiles sont également impliqués dans la réparation tissulaire et la régénération musculaire, en sécrétant des facteurs de croissance et en modulant la réponse fibrotique. Ces découvertes dessinent le portrait d'une cellule aux fonctions pléiotropes, dont la dualité entre protection et agression pathologique dépend étroitement du contexte micro-environnemental, de la nature du stimulus, de la chronicité de l'activation et du fond génétique de l'hôte. La compréhension affinée de ces mécanismes ouvre la voie à de nouvelles stratégies thérapeutiques, au-delà des seules approches de déplétion, visant à moduler sélectivement les fonctions délétères de l'éosinophile tout en préservant ses contributions homéostatiques.