File - L2 Bichat 2012-2013

UE12 Appareil respiratoire
Le vendredi 25/01/2013 de 10h30 à 12h30
Pr Heller
Ronéotypeuse : Maud Sair
Ronéolectrice : Laure Blanchard
Cours n°3 :
HISTOLOGIE DE L’APPAREIL
RESPIRATOIRE
Ronéo n°1
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I-
Généralités sur l’appareil respiratoire
A- Anatomie
B- Fonctions
II-
Approche systématique de l’appareil respiratoire
A- Les voies aériennes supérieures
1)
2)
3)
Rappel sur les cornets et sinus
Les fosses nasales
Le pharynx
B- Les voies aériennes inférieures extra-pulmonaires
1)
2)
3)
Le larynx
La trachée
Les bronches souches
C- Les poumons
1)
2)
Le réseau bronchique intrapulmonaire
Le parenchyme respiratoire
D- Plèvre et paroi thoracique
D’après le prof, il faut bien connaître la systématique ; c'est-à-dire connaître la composition, de
la lumière à la périphérie, de chaque organe ou partie de l’appareil respiratoire (ex : trachée,
plèvre…) et, toujours d’après lui, ce sont tous les ans les mêmes questions qui tombent.
Les illustrations sont mises à titre d’indication et ne sont pas à connaître (sauf mention
contraire). Pour plus de clarté, vous pouvez vous référer au cours du prof.
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I- Généralités sur l’appareil respiratoire
A- Anatomie
Anatomiquement, l’appareil respiratoire comporte plusieurs segments qui sont :
• Les voies aériennes supérieures :
- Les fosses nasales droite et gauche
- Les sinus de la face
- Le pharynx
• Les voies aériennes extra-pulmonaires :
- Le larynx
- La trachée
- Les bronches souches
• Les poumons :
- Les voies aériennes inférieures intra-pulmonaires (bronches et bronchioles)
- Le parenchyme respiratoire (alvéoles)
- L’interstitium avec les voies sanguines et lymphatiques
• La plèvre qui est solidaire de la paroi thoracique.
B- Fonctions
• La fonction ultime de l’appareil respiratoire est l’hématose, c'est-à-dire l’oxygénation
du sang et l’élimination du gaz carbonique. Elle est supportée par les mécanismes
d’inspiration et d’expiration. Ces mécanismes sont d’origine musculaire et sont permis
par la contraction et le relâchement des muscles intercostaux et du diaphragme. La
résultante des forces musculaires est transmise aux poumons par la plèvre.
• Par ailleurs, grâce à l’appareil respiratoire, l’air inspiré est toujours :
- humidifié
- réchauffé
- épuré ou filtré, pour empêcher certains éléments de passer, tels que le pollen,
les acariens…
Grâce à l’épuration, les particules > 10µm sont arrêtées au niveau des voies supérieures.
Cependant, les particules < 10µm peuvent pénétrer à l’intérieur des voies inférieures et
les particules < 3,5 µm (les particules diesels par exemple) peuvent s’insinuer au fond
des poumons. Ces particules peuvent être à l’origine de pathologies.
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Ces mécanismes d’humidification, de réchauffement et d’épuration se font à différents
niveaux dans les voies aériennes : au niveau des voies supérieures, des voies inférieures
extra-pulmonaires et des voies inférieures intra-pulmonaires.
II-
Approche systématique de l’appareil respiratoire
Histologiquement, on distingue au niveau de l’appareil respiratoire :
• Les voies aériennes supérieures qui comprennent, de la lumière à la périphérie et
selon la localisation :
- Un épithélium qui peut être de 3 types : respiratoire, malpighien non kératinisé ou
olfactif.
- Un chorion conjonctivo-élastique composé de fibres de collagène (de type I et V), de
fibres de réticuline (collagène de type III) et de fibres élastiques. Le chorion contient
aussi des mastocytes avec des cellules lymphoïdes diffuses ou regroupées en follicules.
- Des glandes exocrines : muqueuses, séreuses ou séro-muqueuses. La prédominance
est variable selon la localisation.
- Un cartilage : toujours hyalin sauf au niveau de l’épiglotte où il est élastique (ce qui
permet l’obturation des voies respiratoires lors de la déglutition).
- Un tissu musculaire : majoritairement de type lisse, involontaire, sauf au niveau de
l’organe de la phonation situé dans le larynx. La phonation implique la mise en marche
de muscles volontaires.
• Les alvéoles : épithélium pavimenteux spécialisé.
• Les plèvres : épithélium pavimenteux simple.
On pourra individualiser les segments de l’appareil respiratoire en fonction de la
composition en ces éléments.
A- Les voies aériennes supérieures
1) Rappel sur les cornets et les sinus
• Les cornets, au nombre de 3 (supérieurs, moyens et inférieurs), sont des dépressions
de la muqueuse des fosses nasales.
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• Les sinus sont des cavités paires
encastrées dans le massif osseux facial et
qui communiquent avec les cornets (et
donc les fosses nasales). Ils sont
normalement vides. En cas d’infection, ils
se chargent de liquide ou de sérosités ;
c’est la sinusite.
• Les sinus comme les cornets sont tous
recouverts par un épithélium respiratoire
pseudo-stratifié qui repose sur un
chorion plus mince et plus pauvre en
éléments veineux et glandulaires que
celui de la zone respiratoire.
2) Les fosses nasales
Elles sont au nombre de 2 (droite et gauche) et se divisent histologiquement en 3
zones :
• Le vestibule, c’est la cavité la plus antérieure, correspondant à la fraction
cartilagineuse des fosses nasales.
• La zone olfactive revêt le toit des fosses nasales et est composée d’un épithélium très
spécialisé capable de détecter les odeurs (Elle ne sera pas étudiée cette année).
• La zone respiratoire, c’est la partie la plus profonde, correspondant au reste des
fosses nasales et c’est une fraction osseuse.
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a) Le vestibule
Le vestibule se divise en deux zones :
• Une zone externe composée d’un épithélium malpighien kératinisé (c’est l’épiderme
ou épithélium de surface). Il contient aussi des follicules pileux ou vibrisses et des
glandes de type sébacé ou sudoripare ; ainsi on parle généralement de follicules pilosébacés.
• Une zone interne composée d’un épithélium malpighien non kératinisé. Il n’y a plus
d’annexes cutanées et de glandes sudoripares.
Un épithélium malpighien, au niveau d’un tissu externe, est obligatoirement kératinisé ce
qui permet de faire face aux agressions extérieures. Il est à noter que la kératinisation
d’un épithélium malpighien, au niveau d’un tissu interne, est en général un signe de précancérisation.
b) La zone respiratoire
• Elle est tapissée d’un épithélium respiratoire pseudo-stratifié (≠ stratifié, il n’y a
qu’une seule couche de cellules) qui contient plusieurs types de cellules :
- des cellules ciliées dont les cils se rejoignent au niveau de la ligne des
corpuscules basaux. Ces cellules sont particulièrement détruites par la nicotine ;
- des cellules caliciformes, ou cellules à pole muqueux fermé, qui sont
responsables de l’élaboration d’un mucus respiratoire. Le mucus est un film
hydraté responsable de l’humidification de l’air inspiré et qui va tapisser les
cellules ciliées.
- des cellules basales indifférenciées qui seront amenées, selon la localisation, à
donner des cellules ciliées ou caliciformes.
- Des cellules neuroendocrines qui secrètent des hormones et des
neuromédiateurs et qui constituent des corps neuroépithéliaux. Ces corps sont
des chémorécepteurs qui détectent la teneur en O2 et en CO2 de l’air.
• L’association du mucus hydraté et des cils vibratiles constitue une entité appelée
escalator mucociliaire.
Le mucus est produit physiologiquement et repose sur des cils qui battent. Le mucus va
piéger les particules respirées et toujours les ramener vers l’oropharynx. Les particules
passent ensuite dans l’appareil digestif où elles seront détruites. Chez le fumeur, les
cellules ciliées étant détruites, il y a une stagnation du mucus. C’est ce qui déclenche les
épisodes de toux dans les bronchites chroniques. Un mucus qui stagne est par ailleurs
une source potentielle d’infection.
• Sous cet épithélium se trouve un chorion composé :
- de glandes mixtes (séro-muqueuses),
- de plexus veineux qui forment des corps érectiles,
- de vaisseaux lymphatiques,
- de filets nerveux en contact avec les glandes et les vaisseaux.
- d’un infiltrat lymphoïde variable.
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Le chorion profond est fortement fixé au périoste.
En cas de réactions allergiques, les corps érectiles gonflent et se dilatent entraînant une
congestion. Cette congestion est à l’origine d’une diminution du flux aérien et donc du
reniflement.
3) Le pharynx
Le pharynx se divise en 3 régions :
- Le naso (rhino) pharynx (1) qui est derrière les cavités nasales et au dessus du voile du
palais,
- L’oropharynx (2) qui correspond au carrefour aéro-digestif,
- Le laryngo-pharynx (3) qui se continue par l’œsophage.
(1)
(2)
(3)
Histologiquement :
• Le naso-pharynx est situé dans la région respiratoire et est donc composé d’un
épithélium respiratoire avec, par conséquent, des cellules ciliées, caliciformes et
basales.
• L’oro et le laryngo-pharynx sont situés dans la région digestive au niveau du carrefour
aéro-digestif. Ils sont composés d’un épithélium malpighien non kératinisé (de type
buccal et non digestif !) qui possède des cellules basales, intermédiaires et
superficielles.
• Le pharynx est une zone extrêmement protégée. On y trouve ainsi l’anneau de
Waldeyer qui est un abondant tissu lymphoïde situé à la partie supérieure du nasopharynx. Ce tissu se concentre en certains endroits pour former les tonsilles ou
amygdales.
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Il existe 3 types d’amygdales :
- L’amygdale pharyngienne (ou végétations adénoïdes) qui est située dans le toit
et la paroi postérieure du naso-pharynx.
- L’amygdale tubaire qui est située à proximité de l’ostium des trompes auditives.
- L’amygdale palatine qui est située dans l’oropharynx.
B- Les voies aériennes inférieures extra-pulmonaires
Elles comprennent :
- Le larynx.
- La trachée se trouve dans la continuité du larynx. Il s’agit d’un tube flexible dont la
longueur fait 10cm et le diamètre 2cm.
- Les bronches souches (droite et gauche) se situent à la partie inférieure de la trachée
qui se divise au niveau de la carène.
1) Le larynx
• Le larynx relie le pharynx à la trachée. C’est l’organe de la phonation et il obture les
voies respiratoires pendant la déglutition grâce à l’épiglotte.
Anatomiquement, le larynx est une charpente cartilagineuse composée d’un ensemble
de cartilages pairs (aryténoïdes, corniculés, cunéiformes) et impairs (thyroïde, cricoïde,
épiglotte).
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• Les vraies cordes vocales sont situées à la partie inférieure du saccule. Elles sont
composées d’un épithélium malpighien non kératinisé, de fibres élastiques qui
constituent le ligament vocal et d’un muscle vocal squelettique (volontaire).
• Les fausses cordes vocales (plis vestibulaires) constituent la partie haute du saccule.
Ce sont de simples replis muqueux composés d’un épithélium respiratoire, de glandes
mixtes séro-muqueuses et de tissu adipeux. Elles ne jouent aucun rôle dans la
phonation.
• Schéma à connaître :
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• On trouve dans l’épiglotte une armature cartilagineuse élastique et des glandes
mixtes (séro-muqueuses) qui sont beaucoup plus nombreuses en regard de l’épithélium
respiratoire.
2) La trachée
• La trachée est un tube avec une lumière très importante et une armature
cartilagineuse (cartilage hyalin) très développée. Elle est composée d’une vingtaine
d’anneaux cartilagineux incomplets à ouverture dorsale. Les anneaux sont unis entre
eux par du tissu fibroélastique.
• Le muscle trachéal va s’insérer au niveau des bords libres des cartilages. C’est un
muscle lisse dont la contraction involontaire va modifier la béance luminale.
• La trachée est composée, de la lumière à la périphérie :
- d’une muqueuse qui correspond à l’épithélium respiratoire.
- d’un chorion conjonctif très vascularisé et constitué de fibres élastiques très
nombreuses, de glandes mixtes, d’un film lymphocytaire et de follicules
lymphoïdes.
- A sa périphérie, la trachée est bordée par l’adventice contenant les nerfs et les
vaisseaux trachéaux.
Coupe transversale de la trachée
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3) Les bronches souches
La trachée se divise en deux branches souches qui sont de calibre inférieur à la trachée.
Histologiquement, elles sont quasiment similaires à la trachée. Elles sont composées :
- d’un épithélium respiratoire plus bas que celui de la trachée. A partir des
bronches souches jusqu’aux bronchioles, il s’abaisse et diminue d’épaisseur afin
d’être suffisamment fin pour permettre l’hématose.
- de cellules caliciformes.
- d’un muscle lisse circulaire en constitution : le muscle de Reissessen.
L’épaisseur du muscle augmente d’autant plus que le calibre des bronches va
diminuer. La structure constrictive sera donc d’autant plus forte que la paroi va
être mince. +++
- D’une charpente cartilagineuse formée, non plus par des anneaux, mais par des
plaques minces reliées entre elles.
C- Les poumons
• Il existe deux poumons (droit et gauche). Chaque bronche souche pénètre dans un
poumon au niveau du hile et chaque poumon est divisé en lobes : 3 lobes pour le droit
et 2 lobes pour le gauche.
Au niveau anatomique, la subdivision pulmonaire se fait en lobes, segments, sous
segments et lobules. Ces territoires correspondent aux divisions dichotomiques
successives des bronches souches.
Les poumons sont constitués par :
- Les voies aériennes intra-pulmonaires (bronches et bronchioles).
- Le parenchyme pulmonaire (alvéoles pulmonaires).
- L’interstitium qui correspond aux cloisons conjonctives intralvéolaires contenant :
- les voies sanguines
- les voies lymphatiques
• Schéma à connaître :
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• Le lobe est caractérisé par la gaine péri-broncho-artérielle.
• Le lobule est caractérisé par la gaine péri-bronchiolo-artérielle.
/!\ L’hématose débute au niveau des bronchioles respiratoires qui débouchent dans
une structure terminale : la structure alvéolaire.
1) Le réseau bronchique intrapulmonaire
a) Les bronches lobaires, segmentaires, sous-segmentaires et sus-lobaires
• Les bronches sont des tubes flexibles toujours revêtus d’une muqueuse respiratoire
fibro-élastique avec des fibres musculaires lisses (muscle de Reissessen), des glandes
mixtes et du cartilage. La transition entre les différents types de bronches est
progressive.
La transition entre les différentes bronches se fait de la manière suivante :
- L’épithélium respiratoire est de plus en plus bas (de moins en moins épais),
- Les cellules caliciformes sont de moins en moins nombreuses (par conséquent,
moins de mucus sera produit dans les régions basses),
- Le muscle de Reissessen est de plus en plus épais,
- Les glandes séro-muqueuses sont de moins en moins nombreuses,
- La taille et le nombre des pièces cartilagineuses diminuent avec le calibre des
voies aériennes.
Les îlots lymphoïdes disparaissent à partir des bronches lobaires.
• A partir des bronches lobaires, chaque bronche est entourée par la gaine péribroncho-artérielle. La gaine péri-broncho-artérielle est une armature conjonctive dans
laquelle on trouve :
- une branche de l’artère pulmonaire,
- une branche de l’artère bronchique,
- des branches des veines pulmonaires,
- des lymphatiques,
- des filets nerveux (S.N.V) destinés aux glandes séro-muqueuses et au muscle de
Reissessen.
• Aspects transitionnels entre bronches et bronchioles :
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b) Les bronchioles proprement dites, terminales et respiratoires
• Il y a une modification progressive des structures histologiques des bronchioles au
niveau lobulaire :
- L’épithélium respiratoire devient prismatique bistratifié puis prismatique simple
et enfin cubique simple.
- Les cellules ciliées, les cellules caliciformes, les glandes et les pièces
cartilagineuses vont disparaître complètement.
- Le muscle de Reissessen se déstructure en fibres musculaires isolées et
dispersées.
Chaque bronchiole est entourée par la gaine péri-bronchiolo-artérielle qui contient :
- une branche de l’artère pulmonaire
- des fibres nerveuses (S.N.V) sauf au niveau des bronchioles respiratoires et
terminales.
L’artère bronchique, les veines pulmonaires et les lymphatiques ne pénètrent pas dans
le lobule.
• On trouve au niveau des bronchioles terminales des cellules particulières : les cellules
de Clara.
Ces cellules possèdent un pôle apical hérissé de rares microvillosités, très courtes et
irrégulières. Leur cytoplasme est riche en mitochondries, R.E.L et en grains de sécrétion
(exocytose).
Les cellules de Clara sont des cellules très importantes. Elles ont un rôle antiemphysème (l’emphysème correspond à la destruction des fibres élastiques des voies
aériennes) grâce à la sécrétion d’anti-protéases et un rôle anti-cancérigène grâce à la
sécrétion d’anti-oxydants spécifiques.
Elles ont aussi un rôle basal qui correspond à la production et à l’élimination du
surfactant pulmonaire (couche phospholipidique qui tapisse les alvéoles et qui
empêche, à l’expiration, le collapsus alvéolaire).
On ne trouve pas de cellules de Clara au niveau des bronchioles proprement dites et des
bronchioles respiratoires. Elles sont caractéristiques des bronchioles terminales.
• Les bronchioles respiratoires sont le lieu de l’hématose.
2) Le parenchyme respiratoire
Les bronchioles respiratoires se poursuivent par les canaux alvéolaires, puis par les sacs
alvéolaires. L’ensemble forme le parenchyme respiratoire ou alvéolaire dont l’unité
élémentaire est l’alvéole.
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a) Les alvéoles pulmonaires
• Chez l’homme, Il y a environ 300 millions d’alvéoles ce qui représente une surface
d’échanges gazeux de 200m2. La paroi alvéolaire est constituée d’un épithélium
pavimenteux simple et est recouvert par un film endo-alvéolaire (ou surfactant
pulmonaire).
Les septa inter-alvéolaires sont des voies de passage dans lesquelles circulent les
capillaires issus de l’artère pulmonaire.
• L’épithélium alvéolaire est constitué de 2 types de cellules indispensables à la
physiologie de l’alvéole : les pneumocytes.
Les pneumocytes sont de 2 types :
- les pneumocytes de type I ou pneumocytes membraneux.
- les pneumocytes de type II ou pneumocytes granuleux.
Ils sont difficilement distinguables en microscopie optique mais facilement
reconnaissables en microscopie électronique.
• Les pneumocytes de type I correspondent à 10% des cellules alvéolaires mais
couvrent 95% de la surface des sacs et des alvéoles.
Ce sont des cellules plates (au microscope électronique, ces cellules sont semblables à
un voile cytoplasmique étalé) avec des organites classiques et un noyau bombé qui fait
saillie dans la lumière alvéolaire. Ces cellules contiennent aussi des vésicules de
micropinocytose.
Le rôle des pneumocytes de type I est d’assurer le transport des macromolécules entre
la cavité alvéolaire et l’espace septal et d’éliminer les particules indésirables. Ils jouent
aussi un rôle dans les échanges gazeux.
• Les pneumocytes de type II correspondent à 60% des cellules alvéolaires mais
couvrent 5% de la surface des sacs et des alvéoles.
Ce sont des cellules globuleuses regroupées par 2 ou 3 aux angles de raccordement de
plusieurs alvéoles. Elles possèdent des microvillosités au niveau du pôle apical et des
inclusions spécifiques. Ces inclusions sont des corps multilamellaires (ou cytosomes) de
0,2µm de diamètre. Les cytosomes vont participer à la formation du surfactant
pulmonaire et à la régénération de l’épithélium alvéolaire.
Les pneumocytes de type II ont tout d’abord une fonction sécrétrice. Ils peuvent aussi
subir une phase de multiplication et se différencier en pneumocytes de type I. Enfin, ils
peuvent moduler les réactions inflammatoires en exerçant une action sur les
macrophages alvéolaires et sur les cellules septales.
b) Les septa inter-alvéolaires
Le septum correspond à la cloison conjonctive qui sépare 2 épithéliums alvéolaires et
dans laquelle on reconnaît :
- des capillaires sanguins
- des capillaires lymphatiques
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On y trouve des cellules septales, des mastocytes et des macrophages alvéolaires. Le
septum est aussi riche en fibres de collagène (type I et V), de réticuline (type III) et
élastiques.
• Les fibres élastiques des septa inter-alvéolaires assurent 3 fonctions :
- la dilatation pulmonaire qui permet la réception de l’air inspiré.
- la rétraction alvéolaire qui permet l’expulsion des gaz alvéolaires.
- la prévention du collapsus bronchiolaire et alvéolaire durant l’expiration.
/!\ Une altération des fibres élastiques (génétique ou par tabagisme) entraîne un
emphysème pulmonaire.
• Les pores de Kohn correspondent aux perforations des septa inter-alvéolaires. Ils ont
un diamètre de 15µm de diamètre et permettent la communication intralvéolaire.
Ils jouent un rôle dans l’égalisation des pressions alvéolaires (rôle de soupape) et dans
la circulation de suppléance en cas d’obstruction bronchiolaire.
• Les cellules septales sont d’origine polymorphe : une origine conjonctive et une
origine sanguine. Ce sont des cellules contractiles grâce à la myosine et à l’actine
qu’elles contiennent.
Elles jouent un rôle dans :
- la production de collagène (types I et V),
- la régénération de l’élastine,
- la contraction des parois alvéolaires,
- la modulation de la propulsion sanguine (issue de l’artère pulmonaire),
- l’ajustement constant du volume alvéolaire.
• Les capillaires intra-septaux naissent des extrémités terminales de l’artère
pulmonaire. Ils sont de type continu (cf. cours sur l’histologie des vaisseaux) et forment
un réseau très étendu.
Ils sont au contact direct de l’épithélium alvéolaire.
De la lumière du capillaire à la lumière alvéolaire, on trouve :
- le cytoplasme de la cellule endothéliale,
- la lame basale de la cellule endothéliale,
- la lame basale du pneumocyte de type I fusionnée avec la lame basale de la cellule
endothéliale,
- le cytoplasme du pneumocyte de type I.
Il y a donc 4 éléments qui se superposent obligatoirement et qui constituent une entité :
la barrière alvéolo-capillaire ou barrière air-sang. L’ensemble fait 35 µm d’épaisseur, ce
qui correspond à l’épaisseur idéale pour des échanges gazeux optimaux. +++
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• On trouve des macrophages alvéolaires qui :
- phagocyte les particules inhalées,
- ont des propriétés bactéricides,
- synthétisent des facteurs de croissance,
- synthétisent des protéases qui vont détruirent le collagène et l’élastine (cette
production est exacerbée chez le fumeur),
- synthétisent des substances vaso-actives cycliques,
- possèdent des récepteurs aux Ig, aux complexes immuns…,
- interviennent dans les réactions inflammatoires et immunitaires locales.
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D- Plèvre et paroi thoracique
La plèvre est constituée de 2 feuillets séreux d’origine mésoblastique :
- La plèvre viscerale est en contact avec le poumon.
- La plèvre pariétale est en regard du grill costal.
La cavité pleurale est située entre les 2 feuillets et contient un liquide qui permet le
glissement entre le poumon et le grill costal. En situation physiologique, il y a toujours
une pression de 5mmHg au niveau de la cavité (la pression doit être inférieure à la
pression atmosphérique).
• Schéma à connaître :
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