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On pense que le thymus joue un rôle dans la préparation des lymphocytes - en particulier des lymphocytes T - à la reconnaissance immunitaire dans le cadre de l'immunité à médiation cellulaire. Les lymphocytes du foie du fœtus, et plus tard de la moelle osseuse, migrent dans le thymus où ils sont rendus immunocompétents, c'est-à-dire qu'ils reçoivent des instructions sur les types d'antigènes auxquels ils doivent répondre. L'hormone locale thymosine produite par les cellules épithéliales du thymus semble jouer un rôle dans cette instruction.
Les lymphocytes passent dans le sang vers les tissus lymphatiques secondaires, par exemple la rate et les ganglions lymphatiques.
Le rôle du thymus est illustré par son absence ou sa déficience - les personnes concernées souffrent de défauts dans l'immunité à médiation cellulaire.
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