Synthèse - Histologie respiratoire PDF

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Histologie respiratoire...

Description

Histologie – appareil respiratoire Embryologiquement d’origine endo- (l’épithélium) et mésodermique (le reste des parois). Une bronche mère se divise en deux bronches filles, l’une dans la continuité, l’autre perpendiculaire. Il y a 23 générations de division, les 16 premières correspondant aux voies de conduction, tandis que les 7 dernières correspondent à des voies de transition ou respiratoires. Les poumons se divisent en lobes, en segments, en enfin en lobules (caractérisés par des cloison interlobulaires). Outre la respiration, les voies respiratoires jouent un rôle dans la phonation, le goût et l’odorat. Classification des voies respiratoires : -

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Anatomique et histologique : Les bronches sont entourées de cartilage, contrairement aux bronchioles. Anatomique et embryologique : Voies aériennes supérieures (extra-thoraciques) et inférieures (intra-thoraciques), délimitées l’une de l’autre par la glotte. Physiologique : Voies de conduction, de transition (bronchioles respiratoires, canaux alvéolaires), et de diffusion (alvéoles) Clinique : Voies aériennes centrales dans lesquels les résistances à l’écoulement constituent 90% des résistances totales, et les voies périphériques (qui, en cas de bronchoconstriction, sont responsables de résistances bien supérieures)

Histologie des voies respiratoires : -

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Muqueuse : o Épithélium d’abord pseudostratifié, puis cylindrique entre les bronches et les bronchioles respiratoires, en enfin cubique. Dans les voies communes au tractus digestif, l’épithélium est de type épidermoïde, pour faire face aux agressions. Ailleurs, il est de type respiratoire (cellules ciliées, caliciformes1, basales, neuroendocrines2 (=de Kulchitsky)) ou olfactif. o Chorion renfermant les cellules immunitaires innées et spécialisées (dans les BALT), et des glandes. Les glandes muqueuses sécrètent le mucus en complémentarité avec les cellules caliciformes. Armature fibro-musculo-cartilagineuse o La composante fibreuse est du TC dense, inextensible

1 Les cellules caliciformes renferment beaucoup de mitochondries, générant l’énergie nécessaire au bon fonctionnement des cils et des pompes ioniques intervenant dans l’hydratation du mucus. Le nombre de cellules caliciformes varie proportionnellement avec la qualité de l’air, il est donc nul dans les alvéoles (les cellules caliciformes laissent place aux cellules Club), et très important dans les voies aériennes supérieures, en particulier chez les fumeurs. 2 Les cellules neuroendocrines (de Kulchitsky) renferment des granules pouvant être colorés sur des coupes histologiques. Elles sécrètent sérotonine, synaptophysine, chromogranine A, calcitonine, ADH et ACTH). Elles joueraient un rôle de régulation du calibre des voies aériennes et vasculaires en fonction de la teneur en O2 et CO2, grâce à des chémorécepteurs.

Les fibres musculaires présentes au niveau de l’arbre respiratoire supérieur se développent en un anneau incomplet lorsque les voies respiratoires pénètrent dans les poumons, et forment le muscle de Reissessen à partir des bronchioles. Leur rôle est de maintenir les voies ouvertes. o Les anneaux cartilagineux assurant la solidité des voies supérieures se fragmentent à l’entrée dans les poumons, et le cartilage devient absent dans les bronchioles, rendant ces structures sensibles à la rétractation. Adventice : nerfs, vaisseaux sanguins dans du TC o

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1- Fosses nasales Trois rôles principaux : humidifier, épurer, réchauffer l’air. Plusieurs types de muqueuses recouvrent ces cavités. D’abord recouvert d’un épithélium kératinisé, puis épidermoïde, ensuite respiratoire. Des poils (vibrisses) traversent l’épithélium épidermoïde, filtrant l’air, et des glandes sébacées l’épurent. C’est à partir des fosses nasales et des cornets ostéocartilagineux que l’épithélium devient respiratoire. Le chorion adhère fortement au périoste et au périchondre. Il est sécrétoire : les glandes séreuses (en plus des glandes muqueuses et séromuqueuses) produisent le lysozyme et la phase aqueuse du mucus (en contact avec les cils, facilitant leurs battements). Elles possèdent des récepteurs à l’histamine, provoquant une sécrétion plus importante, se traduisant par une rhinorrhée (amplifiée par la congestion des plexus veineux et la perméabilité accrue du réseau vasculaire, laissant diffuser l’eau dans l’interstitium). Le chorion est vascularisé par un plexus veineux érectile (séparé d’un réseau profond par des sphincters), réchauffant l’air. Influence des stimuli vasoactifs nerveux et hormonaux/humoraux. Nombreuses cellules de l’immunité, en particulier les PMN éosinophiles qui sont sollicités en cas d’allergie. Les sinus paranasaux sont aussi recouverts d’un épithélium respiratoire, mais moins développé. La muqueuse olfactive est située dans le plafond des cavités, postérieurement. Trois types de cellules : chémoréceptrices (neurones bipolaires), de soutien (sus-tentaculaires) et basales (renouvelant les deux types précédemment cités). Les neurones sont constitués d’une seule dendrite présentant la vésicule olfactive ciliée (non mobiles). Leurs axones non myélinisés s’accolent pour former des faisceaux et traverser la lame criblée de l’ethmoïde, puis forment le nerf olfactif dans le cerveau. Les corps cellulaires se situent dans la partie profonde de l’épithélium. Les cellules sus-tentaculaires sont cylindriques, présentent des microvillosités et ont un rôle de support et métabolique comparable aux cellules gliales. Le chorion renferme aussi des glandes séreuses « de Bowman », dont les sécrétions dissolvent les substances odorantes. Ces deux derniers types cellulaires contiennent des grains de lipofuschine, responsables de la couleur jaunâtre de cette muqueuse olfactive.

2- Pharynx 3 parties : naso-, oro- et laryngo-pharynx. Le premier dispose d’un épithélium respiratoire, dépourvu de tissu érectile. Les deux autres sont de type épidermoïde. La luette est recouverte, sur sa face orale, par un épithélium épidermoïde, et sur sa face nasale d’un épithélium respiratoire. Les tissus lymphoïdes entourant l’oro- et le nasopharynx forment l’anneau de Waldeyer (BALT). D’autres tissus lymphoïdes dispersés dans les 3 segments sont des MALT. Leur infection peut conduire à des pertes d’audition temporaire par obstruction partielle des trompes d’Eustache. L’armature ostéocartilagineuse des fosses nasales est remplacée par une armature fibro-musculaire (constituée de muscles striés). Le chorion comporte de nombreuses fibres élastiques.

3- Larynx Rôle de conduction de l’air et de phonation. Armature fibro-musculo-cartilagineuse (avec des muscles striés). Du cartilage hyalin constitue les cartilages cricoïde, aryténoïdes et thyroïde, tandis que du cartilage élastique constitue l’épiglotte (la rendant mobile). Ces structures sont unies entre elles par des ligaments (TC dense unitendu) et des membranes (TC dense bitendu). Il est recouvert par un épithélium respiratoire sauf aux endroits plus sollicités : la face supérieure de l’épiglotte, et les vraies cordes vocales. La face postérieure de l’épiglotte est recouverte supérieurement par un épithélium transitoire (épidermoïde et respiratoire), tandis que sa partie inférieure est uniquement de type respiratoire. Les cordes vocales sont au nombre de deux paires, séparées par les ventricules de Morgagni, qui sont invaginés et adhèrent donc fortement à l’armature sous-jacente. L’étage supraglottique comporte les fausses cordes vocales, plus haut et plus en retrait que les vraies, donc soumises à de moins grandes sollicitations. Leur épithélium est respiratoire, sauf quelques îlots épidermoïdes (dont la proportion augmente avec l’âge). Le chorion comporte de nombreuses glandes séro-muqueuses, des fibres élastiques, des amas lymphoïdes, et quelques adipocytes. Dans la profondeur sont disposés des muscles striés (notamment le thyro-aryténoïde). Les vraies cordes vocales sont soumises à de fortes contraintes de pression et de cisaillement, mais disposent paradoxalement de faibles moyens de défense, les rendant sensibles au développement de cancers. Leur chorion est ainsi mal vascularisé, ne comporte ni tissu ni réseau lymphatique (évitant la dissémination de métastases en cas de cancer). On distingue trois zones : -

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Espace de Reinke où la SF est abondante, présentant un TC lâche comportant de l’acide hyaluronique et des fibres élastiques. C’est cette zone qui souffre d’œdème en cas de dégranulations des mastocytes présents dans le chorion (quasi seules cellules immunitaires présentes). Zone intermédiaire formant le ligament vocal, reliant le bord libre des cordes au muscle vocal (thyro-aryténoïde inférieur), et constitué de fibres élastiques orientées (unitendues). Couche profonde riche en collagène, s’insérant sur le muscle sous-jacent.

L’étage sous-glottique est riche en glandes séro-muqueuses.

4- Trachée Tube flexible constitué de 16 à 20 anneaux cartilagineux incomplets, comblés par du tissu fibreux dense inextensible et par des muscles (lisses) constricteurs à disposition transversale (empêchant ainsi tout collapsus). Au-delà du cartilage, la muqueuse forme des replis. Le chorion permet une bonne défense immunitaire, grâce aux BALT (sécrétant notamment des IgA) et aux glandes séromuqueuses sécrétant mucines (participation à l’escalator muco-ciliaire) et lysozyme.

5- Bronches souches Ressemblent à la trachée si ce n’est des anneaux cartilagineux formant des anneaux complets.

6- Bronches intrapulmonaires extralobulaires -

Épithélium respiratoire (les cellules de Kulchitsky sont nombreuses aux bifurcations lobaires) Chorion fibro-élastique Mastocytes, BALT Glandes séro-muqueuses

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Muscles lisses situés entre la muqueuse et le cartilage (constituant de l’armature), s’individualisant, et formant deux structures hélicoïdales inversées constituant le muscle de Reissessen. Leur contraction permet de réguler le calibre et la longueur des voies. La gaine péri-bronchique (=adventice) comporte les artères bronchique et pulmonaire, des veines pulmonaires, des vaisseaux lymphatiques, des terminaisons nerveuses et des BALT.

7- Bronchioles intrapulmonaires intralobulaires (=bronchioles) Dépourvues de cartilage et de glandes. L’épithélium devient cylindrique (toujours cilié), les cellules caliciformes deviennent rares. On observe des replis endoluminaux de part la disposition à présent circulaire (et non plus hélicoïdale) du muscle de Reissessen (bien développé). Bronchoconstriction grâce à ce muscle en présence d’histamine ou de stimulation vagale. L’artère bronchique et les veines pulmonaires (précédemment dans l’adventice), cheminent à présent dans des cloisons interlobulaires. Les bronchioles sont solidaires du parenchyme, les rendant sensibles aux déformations de ce dernier. Si un obstacle obstrue les bronchioles, l’air peut passer lors de l’inspiration grâce à la distension du parenchyme, mais reste bloqué dans les alvéoles à l’expiration (les bronchioles ne sont plus distendues par le parenchyme), aboutissant à la rupture des parois alvéolaires (emphysème). Chaque bronchiole lobulaire définit un lobule comportant 1 à 3 bronchioles terminales.

8- Bronchioles terminales Caractérisées par les cellules Club, cellules pyramidales avec un pôle apical bombé, présentant quelques microvillosités et des canaux CFTR. Elles interviennent dans : La défense -

Face aux agents exogènes, par endocytose et dégradation par le lysozyme Prévention des emphysèmes par sécrétion d’anti-protéases Préservation de l’intégrité cellulaire par sécrétion d’anti-oxydases Sécrétion d’agents anti-bactériens et anti-inflammatoires

Les fluides -

Sécrétion d’apolipoprotéines constituant le surfactant Sécrétion d’eau (avec du Cl- via les canaux CFTR Sécrétion d’un produit protéique fluide, « remplaçant » le mucus de l’escalator muco-ciliaire

La régénération des cellules épithéliales alvéolaires Le chorion est riche en fibres élastiques (disposées longitudinalement), le muscle de Reissessen est déstructuré, laissant apparaître la lumière lisse (et non plus plissée). La gaine péri-bronchique contient une branche de l’artère pulmonaire et des capillaires lymphatiques. Chaque bronchiole terminale définit un acinus comportant 2 à 5 bronchioles respiratoires.

9- Bronchioles respiratoires Forment avec les canaux alvéolaire une zone de transition entre conduction et échanges. L’épithélium devient cubique, puis perd sa composante ciliée, devient discontinu avant de former l’épithélium pavimenteux alvéolaire. Les alvéoles s’abouchent sur les bronchioles respiratoires (le muscle de Reissessen résiduel y forme un sphincter) ou sur les canaux alvéolaire (porte circulaire d’entrée de l’air = pied d’insertion = bourrelet alvéolaire, formé du chorion uniquement, contenant de

nombreuses fibres élastiques et quelques cellules musculaires lisses). L’extrémité (bout du tunnel) d’un canal alvéolaire forment un atrium, sorte de bourrelet communiquant avec diverses alvéoles. Des fibres réticulées entourent les ouvertures sur les alvéoles, maintenues ouvertes par un anneau fibreux de collagène.

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Alvéoles

Les cloisons inter-alvéolaires renferment des vaisseaux lymphatiques et les capillaires responsables des échanges. Le septum peut être mince (correspondant réellement à la zone d’échange), constitué alors de pneumocytes de type I, ou épais constitué de pneumocytes II. Ceci explique que la surface alvéolaire soit supérieure à la zone d’échanges fonctionnelle. La lumière alvéolaire renfermes quelques cellules immunitaires : principalement des macrophages, et dans une moindre mesure des lymphocytes et des PMN neutrophiles.

Le mucus Purification de l’air (composante muqueuse piégeant les particules), épuration (composante séreuse), protectrice des voies respiratoires (barrière physique). Une phase SOL ou périciliaire, fluide, et une phase superficielle dite GEL. 2 flux ioniques régulent la fluidité (l’hydratation) du mucus : -

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Canal CFTR excrétant du Cl- dans la lumière, les ions provenant d’un canal baso-latéral K+/Na+/2Cl-. Ce gradient de Cl- conduit au passage paracellulaire de Na+ et d’eau vers la lumière. Canal apical ENaC pompant le Na+ à l’intérieur de la cellule, la pompe Na+/K+ ATPase le rejetant dans l’interstitium basal. Ce gradient conduit à la réabsorption paracellulaire du CLet de l’eau.

La phase SOL est prédominante dans les voies périphériques, signe d’une hydratation intense (canaux CFTR), tandis que la déshydratation l’emporte dans les voies centrales. La mucoviscidose est liée à un dysfonctionnement génétique des canaux CFTR. L’asthme, quant à lui, est caractérisé par une obstruction bronchique due à une hypersécrétion muqueuse, une bronchoconstriction et/ou un œdème de la muqueuse.

Les pneumocytes I 40% des cellules épithéliales recouvrent 90% de l’épithélium, ce sont les pneumocytes I, très aplaties. Deux types de jonction les unissent : les desmosomes (cohésion cellulaire) et les jonction serrées (passage du plasma impossible sauf si rupture, provoquant un œdème).

Les pneumocytes II 60% des cellules recouvrant 10% de l’épithélium. Proches des cellules Club, elles sont cubiques, présentent des microvillosités intervenant dans la dégradation du surfactant (mélange de protéines et de phospholipides) qu’elles sécrètent. Elles peuvent aussi régénérer des pneumocytes de type I. Les septa inter-alvéolaires Deux composantes : les capillaires et l’espace septal, occupant chacun 50% du volume.

Les capillaires contenant un liquide quasi incompressible (sang) et étant très sinueux, ils stabilisent les septa et augment le temps de diffusion des gaz. Leur longueur totale est estimée à 2100km. Leur LB fusionne avec celle de l’épithélium. Le plasma diffuse très légèrement dans l’espace septal, et peut envahir les alvéoles si les jonctions serrées des pneumocytes ne sont pas étanches. Les cellules endothéliales ont un rôle métabolique, révélé par des vésicules de pinocytose. L’ECA transforme l’angiotensine I en A.II, et dégrade la bradykinine. Ils dégradent et inactivent aussi la sérotonine, la noradrénaline et les prostaglandines. L’espace septal comporte un tissu conjonctif lâche constitué de -

Fibres de collagène I (résistance mécanique) et III (déformabilité) Fibres élastiques (compliance ; rétractation permettant l’expiration passive ; lien entre bronchioles et parenchyme, maintenant les bronchioles ouvertes lors de l’inspiration) Le peu de plasma extravasé Il contient par ailleurs des cellules immunitaires.

Dans ces espaces septaux circule librement la lymphe, qui rejoint les vaisseaux lymphatiques au niveau des TC péri-bronchiques et péri-vasculaires (adventice). Les fibres élastiques sont dégradées par des élastases, inhibées par l’-1-antitrypsine.

Surfactant Complexe protéo-lipidique, produit par cellules Club et pneumocytes II. Réduit la tension superficielle, augmentant la compliance et diminuant ainsi le travail inspiratoire. Empêche le collapsus lors de l’expiration. De part sa composition hydrophobe, il évite les œdèmes en repoussant le transsudat plasmatique. La composante lipidique (85%) est principalement constituée de DPPC et de cholestérol. Il y a 3 catégories de protéines : 1 hydrophile majoritaire (SP-A), et 2 hydrophobes (SPB et SP-C). C’est cette composante amphiphile qui est responsable de son action tensio-active. Macrophages alvéolaires Très mobiles (pouvant s’insinuer partout et quitter leur champ d’action par les voies lymphatiques ou via l’escalator), constituent à la fois une défense innée et spécifique (CPAg). Ils phagocytent, en plus des particules et microbes habituels, l’excès de surfactant, des poussières non dégradables, des GR s’ils passent dans la lumière. Ils sécrètent toutes sortes d’enzymes. Ils peuvent libérer des facteurs chémoattractants attirant les lymphocytes T et PMN neutrophiles (qui libèrent des élastases dépassant la capacité de l’-1-antitrypsine. Barrière alvéolo-capillaire L’hématose est les échanges gazeux. Elle est constituée des cellules épithéliales (pneumocytes I) et endothéliales, de leur LB fusionnées, du surfactant et de la membrane des GR. Les alvéoles apicales sont moins perfusées, et les alvéoles basales sont moins ventilées, diminuant la zone fonctionnelle effective des échanges. Vascularisation pulmonaire Les travées conjonctives limitant les lobules renferment les VS et lymphatiques, et rejoignent en périphérie le feuillet viscéral de la plèvre. La circulation se fait à basse pression, les poumons sont vascularisés par la totalité du DC. Les vaisseaux pulmonaires correspondent à la circulation fonctionnelle, tandis que les vaisseaux bronchiques ont un rôle strictement nutritif. L’arbre bronchique et les vaisseaux sont étroitement liés, rendant ces derniers sensibles à l’étirement du

parenchyme. Les ramifications artérielles sont 4x plus importantes que les ramifications bronchiques. Les LEE et LEI sont discontinues, associées à CMLV. La basse pression régnant dans les poumons est responsable d’une média 3x plus petite que celle de l’aorte. Les artères deviennent musculaires à partir des bronchioles, permettant une vasoconstriction en cas d’hypoxie alvéolaire. Ce mécanisme est directement induit par la variation de concentration en O2 : les canaux K+ des CMLV, activés, provoquent un flux ionique et une dépolarisation, permettant une libération intracellulaire de Ca2+ et une contraction. Les vasoconstriction chronique favorise l’hypertension artérielle droite. Les artérioles se capillarisent au niveau des alvéoles, la majorité circulant dans les parois septales. Le sang oxygéné rejoint les veines périlobulaires, tandis que le sang désoxygéné est amené par des artères centrolobulaires. La circulation bronchique est systémique et donc à pression élevée. Les artères, issues de l’aorte thoracique, sont de type musculaire, possèdent des branches irrigant les ganglions lymphatiques péribronchiques. À partir des bronchioles terminales, les artères sui...