Appareil respiratoire :
I. Généralités :
I. Généralités :
L'appareil respiratoire comprend :
· les voies aérophores extra-pulmonaires :
- voies aériennes supérieures : fosses nasales, nasopharynx et larynx.
- voies aériennes inférieures : la trachée et les deux bronches souches.
· les poumons qui sont constitués :
- de voies aérophores intra-pulmonaires : bronches et bronchioles
- d'une masse spongieuse alvéolaire dans laquelle s'effectuent les échanges gazeux entre le sang et l'air.
· les plèvres : dont les feuillets pariétal et viscéral entourent les poumons et se réunissent au niveau du hile.
II. Développement embryonnaire :
L'ébauche de l'appareil respiratoire apparaît à la quatrième semaine (vers le 26ème jour) sur la paroi ventrale de l'intestin antérieur, sous la forme d'un diverticule longitudinal : la gouttière respiratoire qui s’isole du tube digestif par une cloison (œso-trachéale), donnant ainsi le tube laryngotrachéal dont :
· la partie céphalique : est à l’origine du futur larynx alors que
· la partie caudale (celle qui regarde en arrière) : donnera la trachée.
L’extrémité caudale de ce tube donne naissance à deux bourgeons : les bourgeons bronchiques, ébauches des bronches souches (droite et gauche) ainsi que des 2 poumons. En effet, ces bourgeons, accompagnées du mésenchyme qui les entourent, développeront, par divisions dichotomiques, l’arbre bronchique (qui compte au total 23 générations de bronches).
Le développement du poumon peut lui, être divisé en plusieurs stades :
· Phase canalaire (1er - 5ème mois) : ce stade est caractérisé par la formation des conduits bronchiques (bronches et bronchioles), revêtus d'un épithélium cubique simple. A partir du mésoblaste avoisinant apparaissent les premiers vaisseaux.
· Phase des canaux alvéolaires (5ème - 6ème mois) : Les bronchioles terminales se divisent en bronchioles respiratoires, à partir desquels naissent les canaux alvéolaires. Leur épithélium de revêtement, à l’origine cubique, devient progressivement pavimenteux. A leur contact apparaissent les premières anses capillaires.
· Phase des sacs alvéolaires (6ème mois - à terme) : Les sacs alvéolaires se constituent à partir des canaux alvéolaires. L'épithélium de revêtement des alvéoles est pavimenteux simple et certaines de ses cellules commencent à synthétiser une substance tensio-active appelée surfactant. Les réseaux capillaires sont extrêmement proches des parois alvéolaires.
Il est à noter que :
· le revêtement épithélial du larynx, de la trachée, des bronches et des poumons est entièrement endoblastique;
· les éléments cartilagineux et musculaires de la trachée et des poumons ont eux, une origine mésoblastique.
III. Voies aérophores extra-pulmonaires :
A. Structure générale de la muqueuse respiratoire :
La muqueuse respiratoire comprend un épithélium (de type respiratoire) reposant sur un chorion.
1) Epithélium respiratoire :
Il s'agit d'un épithélium pseudostratifié cilié, constitué par :
· les cellules ciliées +++;
· les cellules caliciformes à pôle muqueux ouvert;
· les cellules à plateau strié, les cellules basales de remplacement ainsi que les cellules chromaffines.
a. Cellules ciliées :
Les cellules ciliées (les plus nombreuses) sont des cellules prismatiques dont :
· la base : contient le noyau, surmonté de l'appareil de Golgi;
· l'apex : est garni de cils vibratiles qui battent dans la même direction. Ces cils, insérés sur des corpuscules basaux, propulsent vers le haut (larynx), le tapis séro-muqueux provenant des cellules caliciformes et qui piège tout ce qui doit être éliminé (poussières, particules inhalés…)
b. Cellules caliciformes à pôle muqueux ouvert :
Présentes par rapport aux cellules ciliées, dans une proportion de 1/5, elles constituent des glandes unicellulaires et offrent à décrire :
· un noyau triangulaire basal;
· un cytoplasme apical renfermant :
· des grains de mucigène;
· ainsi que les organites habituels (appareil de Golgi, mitochondries, centrioles supra-nucléaires, réticulum endoplasmique granuleux basal très développé).
c. Les trois autres types cellulaires :
· cellules à plateau strié : il s’agit de cellules cylindriques, riches en glycogène et qui présentent une bordure apicale faite de microvillosités larges et courtes.
· cellules basales : ce sont les cellules les moins différenciées. Elles sont capables de se diviser et de renouveler ainsi toutes les catégories cellulaires précédentes (cellules ciliées, cellules caliciformes).
· cellules chromaffines : isolées ou regroupées, elles sont situées à la partie profonde de l’épithélium, contre la membrane basale. Ce sont des cellules dendritiques dont le corps et les prolongements contiennent des granules sécrétoires de type endocrine. Les cellules chromaffines appartiennent au système endocrinien diffus (SED).
2) Chorion :
C'est un tissu conjonctif lâche contenant :
· des fibres collagènes et des fibres élastiques;
· quelques fibroblastes et lymphocytes;
· des vaisseaux sanguins et lymphatiques;
· des glandes séro-muqueuses.
B. Voies aériennes supérieures :
1) Fosses nasales :
Elles peuvent être divisées en 4 régions :
· Vestibule nasal : Il correspond à la partie cartilagineuse de la paroi des fosses nasales et est tapissée d'un épithélium malpighien kératinisé.
· Fosses nasales proprement dites : A l'exception de la zone olfactive [voir ci-dessous], les fosses nasales sont tapissées par un épithélium pseudo-stratifié de type respiratoire et comportent un chorion, richement vascularisé et fixé au périoste osseux par une couche fibreuse dense.
· Sinus de la face : Ces cavités aériennes sont creusées dans divers os de la face et communiquent avec les fibres nerveuses par d'étroites ouvertures. Une muqueuse de type respiratoire toujours mais plus pauvre en glandes que la muqueuse des fosses nasales tapisse les sinus. Les cils vibratiles entraînent le mucus vers l'ouverture du sinus.
· Organe olfactif : La muqueuse olfactive est situé à la partie postérieure de la cavité nasale et comprend un épithélium pseudo-stratifié fait de cellules de soutien et de cellules neurosensorielles reposant sur un chorion richement vascularisé.
2) Naso- (ou Rhino-) pharynx :
C'est la partie supérieure du pharynx : carrefour des voies aériennes et digestives. Il est revêtu en grande partie par un épithélium de type respiratoire.
3) Larynx :
Il comporte, de dehors en dedans :
· un squelette cartilagineux : formé de petites pièces (cartilages cricoïde, arythénoïde, thyroïde, épiglotte), articulées entre elles grâce à des ligaments et des muscles striés;
· une tunique fibro-élastique qui revêt la face interne du squelette cartilagineux;
· une muqueuse laryngée faite d'un épithélium de type respiratoire sauf au niveau des cordes vocales inférieures et de la partie postérieure de l'épiglotte où l'épithélium est pavimenteux stratifié non kératinisé.
C. Voies aériennes inférieures (Trachée et bronches souches) :
1) Trachée :
La trachée est un conduit ayant la forme d'un cylindre (diamètre = 13 à 20 mm; longueur = 10 à 12 cm) à pan postérieur coupé et maintenu par une armature de 16 à 20 anneaux cartilagineux incomplets en forme de fer à cheval.
Elle se termine par la bifurcation trachéale qui donne les bronches souches. On lui décrit une muqueuse, une sous-muqueuse, une couche myo-fibro-cartilagineuse et une adventice.
a. Muqueuse : Elle comprend:
· un épithélium : de type respiratoire.
· un chorion : fait de tissu conjonctif lâche, riche en fibroblastes et lymphocytes et contenant vaisseaux sanguins et lymphatiques. Sa partie superficielle contient des fibres de collagène alors que dans la partie profonde, les fibres élastiques se condensent en une lame continue.
b. Sous-muqueuse : Tissu conjonctif contenant des glandes séreuses ou mixtes situées dans la partie postérieure (près du muscle) et identiques aux glandes bronchiques.
c. Tunique myo-fibro-cartilagineuse : Formée par les anneaux cartilagineux, réunis en arrière par le muscle trachéal.
d. Adventice : Couche conjonctivo-adipeuse très lâche dans laquelle sont logés les nerfs ainsi que les vaisseaux sanguins et lymphatiques.
2) Bronches-souches :
La trachée se divise en deux bronches souches (de diamètre inférieur à celui de la trachée) se dirigeant chacune vers un poumon. Elles ont la même structure que la trachée sauf que dans ce cas, les anneaux cartilagineux sont complets.
IV. Poumon :
A. Organisation générale (quelques définitions) :
· Lobe : correspond à l’unité anatomique et fonctionnelle du poumon, formée par un ensemble de lobules juxtaposés. Au nombre de trois dans le poumon droit et de deux dans le poumon gauche, les lobes sont séparés par des scissures interlobaires.
· Lobule : c’est l’unité histologique du poumon. Le lobule est défini par le territoire correspondant à l'ensemble des ramifications provenant de la bronchiole proprement dite.
· Acinus : délimite le territoire en rapport avec une bronchiole terminale et ses subdivisions (bronchiole respiratoire, canaux alvéolaires et sacs alvéolaires).
· Alvéoles : Territoires où la barrière air-sang, mince, permet l'hématose.
B. Voies aérophores intra-pulmonaires :
1) Voies intralobaires :
D’un diamètre variant de 1,5 à 10 mm, les voies intra-lobaires ou bronches comportent une paroi faite de 05 tuniques : tuniques muqueuse, musculeuse, sous-muqueuse, fibrocartilagineuse et adventitielle.
a. Muqueuse :
De type respiratoire, elle est délimitée par une lumière festonnée et est constituée par :
· un épithélium : pseudo-stratifié dans les grosses bronches, il devient unistratifié dans les petites bronches (il y est d'abord cylindrique puis cubique).
· un chorion : couche conjonctivo-élastique riche en lymphocytes et contenant vaisseaux sanguins et lymphatiques. Au niveau des petites bronches, le chorion s'amincit en une seule lame élastique.
b. Musculeuse :
Elle est faite de deux nappes superposées de cellules musculaires lisses. Orientées dans deux plans obliques croisés (ce qui donne un aspect discontinu en coupe), elles constituent le muscle de Reissessen qui se développe d'autant plus que l'on va vers les petites bronches;
c. Sous-muqueuse :
Elle se réduit au fur et à mesure que le calibre bronchique faiblit. Elle est faite par un tissu conjonctif renfermant des glandes séro-muqueuses.
d. Tunique fibro-cartilagineuse :
Le cartilage qui formait un anneau complet dans la bronche souche :
· se fragmente dans la grosse bronche;
· forme des plaques dans la bronche moyenne;
· se résume en îlots dans la petite bronche.
e. Adventice ou Péribronche :
C'est une gaine conjonctive lâche, entourant la bronche et fusionnant parfois avec celle qui entoure l'artère correspondante (à la bronche). Elle contient :
· des formations lymphoïdes avec ou sans centre germinatif;
· des vaisseaux sanguins et lymphatiques;
· des plexus nerveux formés par des fibres amyéliniques et des cellules ganglionnaires.
2) Voies intra-lobulaires :
Elles comprennent : la bronchiole proprement dite, la bronchiole terminale, la bronchiole respiratoire, les canaux alvéolaires ainsi que les sacs alvéolaires.
a. Bronchiole proprement dite :
Au dessous de 01 mm de diamètre, les divisions de l'arbre bronchique prennent le nom de bronchioles avec une structure modifiée par rapport à celle de la petite bronche :
· les types cellulaires ne sont plus les mêmes : en effet, bien qu'il existe toujours des cellules basales et des cellules ciliées, les cellules à mucus, elles, se raréfient et un nouveau type cellulaire apparaît : les cellules de Clara (dont le pôle apical, pourvu de microvillosités contient des grains de sécrétion).
· la couche musculaire est plus importante;
· le cartilage n'est plus présent.
b. Bronchiole terminale :
La muqueuse comporte :
· un épithélium cubique simple cilié;
· un chorion conjonctif fibreux.
Le muscle de Reissessen est très présent mais moins important.
c. Bronchiole respiratoire :
Elle se distingue de la bronchiole terminale par la présence d'ouvertures limitées par des parois alvéolaires typiques interrompant l'épithélium bronchiolaire, lequel se compose de cellules prismatiques basses, cubiques, ciliées ou non.
d. Canaux et sacs alvéolaires :
C. Paroi alvéolaire :
Dans la paroi alvéolaire, on décrit :
1) Revêtement épithélial :
La microscopie électronique a montré deux types cellulaires reposant sur une membrane basale :
a. Pneumocytes I ou pneumocytes membraneux ou petites cellules alvéolaires
La majeure partie de la surface alvéolaire en est recouverte. Ces cellules aplaties participent à la constitution de la barrière air-sang et jouent un rôle dans la diffusion des gaz respiratoires.
b. Pneumocytes II ou pneumocytes granuleux ou grandes cellules alvéolaires
En nombre plus réduit, ils montrent un cytoplasme qui renferme des grains de sécrétion. Ces derniers, lors de leur excrétion, entraînent la constitution le surfactant : ce film liquide mince empêche l'aplatissement des alvéoles au cours de l’expiration.
2) Macrophages alvéolaires (ou cellules à poussière) :
Ils peuvent se trouver soit à la périphérie soit à l'intérieur de la cloison inter-alvéolaire et sont doués d'un pouvoir phagocytaire dirigé à la fois contre les particules organiques et les particules inorganiques (poussières) qui arrivent à atteindre les alvéoles.
3) Barrière air-sang (la membrane alvéolo-capillaire) :
Les échanges gazeux d'O2 et de CO2, entre les capillaires pulmonaires et les alvéoles, se font par diffusion à travers la membrane alvéolo-capillaire (MAC) qui édifie donc une barrière air-sang, à partir des éléments suivants :
D. Vascularisation :
La circulation sanguine pulmonaire est constituée par deux systèmes circulatoires d'origine différente et d'importance très inégale, mais néanmoins communiquants.
1) Circulation pulmonaire fonctionnelle :
Les artères pulmonaires, artères élastiques à paroi mince et adventice épaisse, apportent aux poumons du sang veineux pauvre en oxygène. Elles suivent étroitement l'arbre bronchique jusqu'aux sacs alvéolaires au niveau desquels elles forment de vastes réseaux capillaires, siège de l'hématose. Ces derniers vont se regrouper par la suite en veines pulmonaires qui cheminent dans les cloisons conjonctives périlobulaires, contrairement aux artères pulmonaires qui elles sont centrolobulaires.
2) Circulation bronchique nutritive :
Les artères bronchiques naissent de l'aorte ou des artères intercostales, c'est à dire de la grande circulation. Elles conduisent donc du sang oxygéné. Ce sont des artères musculaires qui suivent les ramifications des bronches et qui se terminent au niveau des bronchioles respiratoires en formant un réseau capillaire qui communique avec celui issu des rameaux artériels pulmonaires.
Les capillaires bronchiques constituent un plexus veineux dans la paroi bronchique, lequel est drainé par des veines bronchopulmonaires vers les veines pulmonaires.
N.B. : Il existe des anastomoses artério-artérielles entre l'artère bronchique et l'artère pulmonaire dans le tissu péribronchique et la plèvre viscérale.
3) Circulation lymphatique :
Le poumon est le siège d'une circulation lymphatique importante, comportant :
· un réseau superficiel dans la plèvre viscéral;
· un réseau profond qui accompagne les bronches ainsi que les vaisseaux pulmonaires et bronchiques.
E. Innervation :
Des fibres nerveuses sympathiques et parasympathiques assurent l'innervation de l'appareil respiratoire. Il s'agit de :
· fibres motrices pour le muscle lisse (bronchique, bronchiolaire, canalaire et vasculaire);
· fibres excito-sécrétoires pour les glandes bronchiques;
· terminaisons sensibles dans la plèvre viscérale et les bronches.
N.B. : Le parenchyme pulmonaire n'est pas innervé. Des lésions touchant les alvéoles sont donc indolores.
V. Plèvres :
A. Structure :
Les plèvres entourent les poumons et sont constitués de deux feuillets :
· un feuillet viscéral : formant un revêtement et pénétrant dans les scissures interlobulaires;
· un feuillet pariétal : en rapport avec le gril costal.
Ces deux feuillets déterminent une cavité virtuelle : la cavité pleurale et se réunissent autour du hile pulmonaire.
1) Feuillet pleural :
Chaque feuillet comprend :
· le mésothélium : qui est fait de cellules aplaties, étalées en une seule couche de 30 à 50 microns de long;
· la couche sous-mésothéliale : qui est très mince, ne comportant ni cellules ni vaisseaux (seulement des fibres élastiques et de réticuline);
· le plan fibro-élastique superficiel : lame épaisse parfois dédoublée, composée de fibres élastiques et collagènes;
· la couche sous pleurale : lame conjonctivo-élastique, faite de faisceaux de collagènes (dans le plan le plus profond), d'histiocytes, de fibres musculaires lisses (parfois), de vaisseaux sanguins et lymphatiques. Elle se continue dans les cloisons interlobulaires, solidarisant ainsi la plèvre viscérale avec le poumon. Dans la plèvre pariétale, elle renferme des lobules adipeux.
· le plan fibro-élastique profond : présente la même structure que la 3ème couche .
2) Cavité pleurale :
C'est l'espace existant entre les deux feuillets. Il est comblé par un liquide pleural formant un film de 20 microns d'épaisseur formé de la lymphe interstitielle contenant des cellules desquamées.
B. Vascularisation :
La vascularisation de la plèvre viscérale est à la fois bronchique et pulmonaire. Celle de la plèvre pariétale est systémique.
C. Innervation :
L'innervation de la plèvre viscérale provient du pneumogastrique et du plexus sympathique bronchique.
Celle de la plèvre pariétale est assurée par les nerfs phréniques et intercostaux.
VI. Histophysiologie :
A. Voies aériennes supérieures :
Les voies aériennes supérieures :
· conduisent l'air;
· réchauffent, humidifient et dépoussièrent l'air inspiré;
· participent à la phonation (Voile du palais et larynx) et à l'olfaction (muqueuse olfactive).
B. Voies aériennes inférieures :
· Les propriétés de sécrétion et d'excrétion aboutissent à la formation d'un tapis muqueux, comportant deux couches :
- une couche profonde : séreuse, fluide dans laquelle battent les cils;
- une couche superficielle : muqueuse, élaborée surtout par des cellules caliciformes.
· Les mouvements ondulatoires des cils provoquent le déplacement du tapis muqueux vers la cavité buccale.
· Le cartilage confère une certaine rigidité permettant de maintenir la lumière béante.
C. Poumon :
1) Echanges gazeux :
Ils se font par un processus de diffusion. L'oxygène va d'une zone de haute tension (cavité alvéolaire) vers une zone à faible tension (plasma) alors que le gaz carbonique suit le trajet inverse.
Le surfactant jouant un rôle important dans la dissolution des gaz et la rétraction alvéolaire après chaque inspiration.
2) Fonction métabolique :
Au niveau du poumon, certaines substances sont inactivées (noradrénaline, sérotonine) alors que d'autres sont au contraire activées (tel que le plasminogène qui se transforme en fibrinoplasmine et surtout en angiotensine I, lequel donnera l'angiotensine II, agent hypertensif).
D'autres substances sont produites dans le poumon comme les prostaglandines E, F et la lipoprotéine-lipase de conversion.
3) Fonction de défense :
Le contrôle des agents infectieux est très efficace dans le poumon, est sous la dépendance des macrophages alvéolaires. La muqueuse bronchique produit également des substances anti-bactériennes ainsi que des anticorps (IgA sécrétoires) par l'intermédiaire du tissu lymphoïde disséminé dans le chorion (BALT : Bronchic Associated Lymphoïd Tissu).
En collaboration avec les cellules endothéliales des capillaires pulmonaires, les macrophages assurent aussi :
· une fixation des particules (Ex.: le charbon)
· une fixation des pigments provenant d'hématies phagocytées,
· une absorption des microbes.
4) Fonction de filtration :
Les macrophages interviennent également en captant les poussières et en permettant leur élimination soit par voie aérienne soit par voie lymphatique.
D. Plèvre :
· Les formations élastiques jouent un rôle dans l'expiration normale en participant au retrait des poumons.
· Le liquide pleural permet l'adhérence des deux feuillets et le glissement de l'un sur l'autre.
· La plèvre est douée d'une grande capacité d'absorption des gaz et des liquides (résorption du pneumothorax ou bien des épanchements pleuraux liquidiens).
Appareil respiratoire sur Cours2Medecine
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