L’APPAREIL RESPIRATOIRE
Page 3
b) Le parenchyme respiratoire - schéma n°11
. les sacs alvéolaires sont la confluence de plusieurs alvéoles dont ils ont la structure
les diapositives suivantes montrent :
la diapositive n°12bis ( FG ) et la diapositive n°13 ( FG), des sacs alvéolaires (SA) et des alvéoles (A)
la diapositive n°13bis ( FG ), une bronchiole terminale (BT) coupée obliquement et divisée en trois bronchioles respiratoires (BR); des sacs alvéolaires (SA)
la diapositive n°14 ( FG supérieur aux précédents ), une bronchiole respiratoire (BR) coupée transversalement avec un alvéole dans sa partie supérieure, le début d'un canal alvéolaire (CA) reconnaissable à la présence d'un bourrelet alvéolaire (ba)
la diapositive n°15 ( im.), un bourrelet alvéolaire coupé deux endroits; il est tapissé par un épithélium cubique (EP) et comprend un anneau de fibres musculaires lisses (ML) circulaires; les fibres apparaissent sous la forme d'amas cytoplasmiques roses contenant un noyau rond (<= coupé transversalement); les éléments élastiques ne sont pas colorés par cette technique
le schéma n°12 illustre la division de l'artériole pulmonaire (non représentée sur le schéma), homologue de la bronchiole respiratoire, en une infinité de capillaires pulmonaires formant un véritable treillis autour des alvéoles
. la cloison interalvéolaire ou septum interalvéolaire comprend 3 constituants :
- l'épithélium de surface forme un revêtement continu* constitué de deux types de cellules réunies entre elles par des jonctions serrées (zonula occludens); les pneumocytes membraneux ou pneumocytes de type I sont de grandes cellules aplaties, de 0,2 à 0,5 micromètres d'épaisseur; elles représentent 40 % de la population cellulaire mais recouvrent 90 % de la surface alvéolaire; leur cytoplasme très étendu forme un voile très fin et leur noyau ovalaire foncé, allongé parallèlement à la membrane basale est rarement visible sur les coupes (rapport nucléo-cytoplasmique très faible) et il se confond volontiers avec le noyau des cellules endothéliales des capillaires**; les pneumocytes granuleux ou pneumocytes de type II sont des cellules plus hautes, en forme de pyramide tronquée; elles sont les autres 60 %de la population mais recouvrent seulement 5 à 10 % de la surface alvéolaire; ils sont situés le plus souvent aux bifurcations des septa interalvéolaires; les pneumocytes II ont un noyau central arrondi clair et un cytoplasme riche en grains de sécrétion; l'étude ultrastructurale montre de nombreuses microvillosités apicales, un appareil de Golgi et un réticulum endoplasmique développés et la présence de nombreux corps osmiophiles lamellaires composés de phospholipides et de protéines à l'origine du surfactant; le surfactant* s'étale en un film tensio-actif, de 0,2 micromètres d'épaisseur, réduisant la tension superficielle, empêchant donc le collapsus des alvéoles lors de l'expiration; les pneumocytes de type II peuvent se dédifférencier et se multiplier pour donner naissance à des pneumocytes de type I en cas de lésion parenchymateuse d'origine inflammatoire ou infectieuse
* le revêtement épithélial est continu sauf au niveau des pores de Kohn (de 8 nanomètres de diamètre) qui interrompent la cloison interalvéolaire dans sa totalité; leur existence permet la régularisation de la pression entre les alvéoles et un certain passage d'air entre des territoires voisins en cas d'obstruction bronchiolaire
** seule la situation interne du noyau par rapport à la cloison interalvéolaire signe son origine épithéliale
* l'absence de surfactant est responsable du syndrome de détresse respiratoire du nouveau-né (plus fréquent chez les prématurés); le traitement immédiat est une ventilation mécanique assistée, puis on pratique des instillations de surfactant
- l'interstitium septal est une fine couche conjonctive de soutien sous-épithéliale; elle est formée de quelques fibroblastes plus ou moins étoilés et de fibres de réticuline et d'élastine*
- les capillaires, de 7 à 10 micromètres de diamètre, sont de type continu, doublés de rares péricytes à l'extérieur de leur membrane basale; ils entourent les alvéoles à la manière de corbeilles et pénètrent dans les cloisons interalvéolaires
* les fibres élastiques sont un composant important de la paroi alvéolaire; l'élastine possède des propriétés remarquables d'extension et de contraction indispensables :
- aux changements de volume des poumons lors du cycle respiratoire
- à la rétraction des alvéoles permettant l'expulsion des gaz lors de l'expiration
- à la tension intrapulmonaire, rattachant les parties molles (bronchioles, canaux et sacs alvéolaires, alvéoles) d'une part aux bronches "rigidifiées" par leur squelette cartilagineux, d'autre part à la plèvre viscérale très élastique
les cellules à poussière du parenchyme respiratoire sont des macrophages situés dans la cloison interalvéolaire ou dans la lumière de l'alvéole; ils sont issus des monocytes sanguins circulants; les macrophages complètent l'action d'épuration de l'air inpiré: la plupart des poussières et micro-organismes ont été arrétés au niveau des voies aérophores, cependant de fines particules telles que le carbone ou des bactéries atteignent les alvéoles et sont alors phagocytées par les macrophages; les macrophages séjournent un temps variable dans le parenchyme respiratoire (certains y demeurent) puis ils sont soit véhiculés dans les vaisseaux lymphatiques jusqu'aux ganglions hilaires, soit entrainés par les gaz alvéolaires dans les bronchioles, les bronches et la trachée : englués dans le tapis muqueux, ils sont alors avalés ou expectorés au niveau du pharynx; d'autres cellules "inflammatoires" (polynucléaires, lymphocytes, plasmocytes, mastocytes) s'observent aussi dans le tissu conjonctif interalvéolaire; leur afflux dépend de l'état inflammatoire ou infectieux des poumons
le schéma n°13 montre l'aspect ultrastructural de 2 alvéoles (A) cernés par 6 capillaires (C), le septum interalvéolaire (interstitium) avec un fibroblaste, les cellules endothéliales et les pneumocytes I et II, un macrophage libre dans l'alvéole; on repère les corps lamellaires des pneumocytes II, les jonctions serrées (zonula occludens) entre les pneumocytes, et les lysosomes, phagolysosomes et corps résiduels du macrophage
la diapositive n°16 ( ME = 7200 ) permet de situer deux alvéoles (AL), de nombreux capillaires (C), le pneumocyte II, le voile cytoplasmique du pneumocyte I, le macrophage alvéolaire (M), le tissu conjonctif interalvéolaire (TC) avec un lymphocyte (L) et un fibroblaste (F); la coupe ne passe pas au niveau des noyaux des cellules endothéliales et du pneumocyte
l'emphysème est caractérisé par la dilatation persistante de très nombreux alvéoles et par la destruction de leur paroi, notamment la perte du cordage élastique, support que le parenchyme respiratoire apporte aux voies aérophores => celles-ci se collabent considérablement lors de l'expiration; l'emphysème est souvent associé à la bronchite et à l'asthme chroniques; l'évolution conduit à l'insuffisance respiratoire chronique entrainant une insuffisance cardiaque
. la barrière alvéolo-capillaire
la barrière alvéolo-capillaire a une épaisseur de 0,35 micromètres; elle constitue l'interface entre l'air et le sang et est appelée de ce fait barrière air-sang; à son niveau, on note l'absence du tissu conjonctif interstitiel, des pneumocytes II, des corps cellulaires des pneumocytes I et des corps cellulaires des cellules endothéliales => elle est composée uniquement de quatre éléments :
- le surfactant
- le voile cytoplasmique d'un pneumocyte I
- la membrane basale unique résultant de la fusion de la membrane basale du pneumocyte I et de la membrane basale de la cellule endothéliale située en vis-à-vis
- le cytoplasme mince d'une cellule endothéliale
sur la diapositive n°17 ( ME = 34000 ), le surfactant a été éliminé par la technique; on note la présence de nombreuses vacuoles cytoplasmiques dans le pneumocyte I et dans la cellule endothéliale; à gauche, la masse sombre est une portion d'hématie (H).
L'hématose est un phénomène passif; la diffusion gazeuse est continue et nécessite la présence de gradients de pression appropriés de part et d'autre de la barrière air-sang: l'oxygène va d'une zone de haute pression partielle (cavité alvéolaire) vers une zone de pression plus faible (plasma); c'est l'inverse pour le gaz carbonique; ce processus est possible grâce à la faible pression sanguine intrapulmonaire*, à la perfusion rapide et continue du sang de type veineux (chargé en gaz carbonique) véhiculé par les capillaires pulmonaires et au renouvellement régulier des gaz alvéolaires par les mécanismes de la respiration.
* la pression sanguine dans l'artère pulmonaire est beaucoup plus faible que dans l'aorte; elle appartient au système de circulation à basse pression qui comprend aussi les veines de la circulation pulmonaire et les veines de la circulation systémique; de plus, la structure histologique du système artériel (comparable à celle des veines) et la souplesse de l'environnement des vaisseaux pulmonaires (tissu pulmonaire rempli d'air) permettent une dilatation de ces vaisseaux plutôt qu'une augmentation de la pression sanguine
Les infections des poumons sont essentiellement les bronchopneumonies appelées communément congestions pulmonaires ; elles concernent les bronchioles et le parenchyme pulmonaire; elles sont le plus souvent d'origine bactérienne (streptocoque, haemophilus) et atteignent surtout le nourrisson, le vieillard ou le sujet débilité par une pathologie pré-existante.
La majorité des cancers pulmonaires primitifs sont des cancers naissant des bronches et sont appelés de ce fait carcinomes bronchogéniques; le principal facteur étiologique est la fumée de cigarette; d'autres facteurs de risque sont l'exposition professionnelle à des radiations ionisantes, à des substances telles que l'amiante, le nickel, le chrome, les hydrocarbures; par ailleurs la riche vascularisation des poumons en fait le siège fréquent de métastases de cancers des voies respiratoires, du sein et du tube digestif.
4) Evocation d'autres rôles attribués aux poumons
Outre les rôles déja mentionnés des poumons dans la défense de l'organisme et dans la sécrétion endocrine :
. les poumons sont le lieu de transformation de l'angiotensine I (décapeptide inactif) en angiotensine II (octapeptide actif), le plus puissant vasoconstricteur de l'organisme, augmentant donc la pression sanguine; ce rôle est dévolu aux cellules endothéliales
. les poumons filtrent certaines substances contenues dans le sang, essentiellement la sérotonine et la méthadone : elles traversent la barrière alvéolo-capillaire, sont dégradées dans les cellules endothéliales et excrétées au niveau de la muqueuse bronchique
. la circulation pulmonaire, grâce à la pression artérielle basse, joue un rôle de tampon pour le volume sanguin et intercepte les petits caillots dans le circuit veineux avant que ceux-ci ne provoquent des dégâts dans les voies artérielles d'autres organes (coeur, cerveau).