ULaval:MED-1202/Histopathologie

Le système respiratoire a trois composantes fonctionnelles :

1. Voies de conduction
   • Conduction de l’air
   • Réchauffement de l’air
   • Humidification de l’air
   • Filtration de l’air
2. Surfaces d’échange
3. Appareil ventilatoire

Composantes et histologie

Cavité nasale, sinus et cornets du nez

Sinus du nez

Les cornets, nommés en anglais concha

Les poils du vestibule nasal (ou cavité nasale) filtrent les poussières. Les sinus du nez sont des structures creuses qui servent surtout à réduire le poids de la tête et à la phonation. Ils n'ont pas vraiment de fonction respiratoire. Les cornets du nez sont des os de la paroi latérale de la cavité nasale qui s’enroulent vers le bas. On retrouve un tissu spongieux autour de l’os qui est richement vascularisé; il se congestionne et se décongestionne vite en sang.

Il y a trois cornets :

• Cornet inférieur – le plus volumineux
• Cornet moyen

• Cornet supérieur – protège le bulbe olfactif

Les cornets remplissent 4 fonctions :

1. Oriente le flux de l’air
2. Réchauffe l’air
3. Humidifie l’air
4. Nettoie l’air

Lamina propria : épaisse couche de tissu érectile qui recouvre les cornets du nez. Composée de plusieurs vaisseaux sanguins et de tissu conjonctif lâche.

Épithelium pseudostratifié cylindrique cilié de type respiratoire en surface. Ce type d’épithélium recouvre aussi la trachée et les bronches. Des cellules caliciformes sont aussi présentes.

Quelques glandes séro-mucineuses sous l’épithélium:

• Glandes mucineuses : cytoplasme plus clair (lipides)
• Glandes séreuses

Ces glandes excrètent un mucus qui recouvrira l'épithélium respiratoire, permettant de nettoyer l'air inhalé en captant les poussières et des micro-organismes. Certaines substances contenues agissent contre les micro-organismes :

• Glycoprotéines mucineuses
• Lipides
• Protéoglycans
• Immunoglobulines sécrétées par les plasmocytes
• Lysozyme
• Lactoferrine
• Peroxydase

L'appareil mucociliaire

L'appareil mucociliaire se réfère au battement des cils des cellules de l'épithélium respiratoire, ce qui permet de propulser le mucus des voies respiratoires vers le système digestif. La couche profonde du mucus, où se trouvent les cils vibratils, est constituée de mucus plutôt liquide, alors que la couche superficielle est assez visqueuse et remplie de débris et de micro-organismes. Le battement des cils permet donc de déplacer la couche profonde de mucus qui entraine avec elle la couche superficielle. Ainsi, un adulte peut avaler 0,65 litres de mucus par jour. Il s'agit donc d'un mécanisme de défense important du système respiratoire. Certaines pathologies, comme la fibrose kystique (mucus trop visqueux) et le syndrome de Kartagener (cils immobiles), portent atteinte à l'appareil mucocilaire.

Ultrastructure des cils

Un cil eukaryote

Chaque cil comprend :

• Une portion extracellulaire : axonème
• Une portion intracellulaire : centriole

Les microtubules sont des tubes creux constitués d'une protéine, la tubuline. Chaque cil est composé de plusieurs microtubules.

Organisation différente des microtubules dans l’axonème et le centriole

• Axonème : 9 doublets périphériques + 1 doublet central
• Centriole : 9 triplets périphériques

Le battement résulte du glissement des doublets périphériques de l’axonème grâce à 3 protéines :

1. La protéine rayonnante : stabilise l’axonème en reliant les doublets périphériques au central.
2. Les bras de dynéine : font glisser les uns sur les autres les doublets périphériques adjacents. Nécessite de l’ATP.
3. La nexine : freine ce glissement; contre-balance    

Pharynx et larynx

Ils sont impliqués dans la respiration, l’ouïe, la déglutition et la phonation. Le revêtement épithélial du pharynx et du larynx est de type pavimenteux stratifié. Sous les cordes vocales du larynx, l’épithélium redevient à nouveau de type respiratoire.

Trachée

La trachée, située sous le larynx, est la plus grosse voie de conduction du système respiratoire. Elle comporte du cartilage (CT) qui garde sa lumière ouverte. Sur le côté adossé à l’œsophage, il n’y a pas de cartilage, mais une bandelette de muscle lisse. L’épithélium est de type respiratoire. L’œsophage possède une paroi musculaire ainsi qu’un épithélium pavimenteux stratifié.    

Bronches

Épithélium des bronches

L'épithélium bronchique est de type respiratoire et comporte 4 types de cellules 

1. Cellules cylindriques ciliées
   • Situées à la surface de l'épithélium respiratoire
   • Leurs cils propulsent le mucus et les débris et micro-organismes accumulés vers la bouche
2. Cellules basales
   • Situées à la base de l’épithélium respiratoire
   • Progéniteurs des cellules cylindriques ciliées (CCC)
   • Capacité de se diviser et de se différencier en CCC
   • Permet de remplacer les cellules détachées par vieillissement ou pathologiquement
3. Cellules à mucus – cellules caliciformes
   • Plus rares
   • Produisent le mucus
   • Dans les petites bronches sans glandes bronchiques, la production de mucus dépend de ces cellules.
4. Cellules neuro-endocrines
   • Très rares
   • Plupart du temps isolées, mais peuvent former de petits regroupements de quelques cellules appelés corps neuroépithéliaux.
   • Leur  fonction exacte n’est pas connue. Cellules épithéliales qui sécrètent des substances hormonales.
   • En microscopie électronique, le cytoplasme des cellules neuroendocrines contient des granules neurosécrétoires à centre dense. Seules ces cellules en possèdent.

Les cellules musculaires des bronches sont des cellules musculaires lisses allongées. En se contractant ou en se relâchant, elles permettent une régulation du flux d'air qui entre dans les bronches. Le cartilage permet de garder la lumière bronchique ouverte et est en grande partie constitué de matrice extracellulaire chondroïde sécrétée par les chondrocytes. Les glandes séreuses et mucineuses des bronches, quant à elles, sécrètent du mucus dans la lumière bronchique.

Ganglions nerveux parasympathiques – bronches

Trachée et bronches : on y retrouve un plexus nerveux externe périphérique au cartilage et un plexus nerveux interne entre la muqueuse et le cartilage.

Bronchioles : il n'y a pas de distinction entre les plexus puisque le cartilage est absent.

Les nerfs parasympathiques sont issus du nerf vague et forment des ganglions nerveux qui sont composés de cellules ganglionnaires (G) et de cellules de Schwann (S).

La stimulation parasympathique a ces effets :

• Bronchoconstriction
• Vasodilatation
• Sécrétions glandes bronchiques augmentées

Nerfs sympathiques – bronches

Il n’y a pas de ganglions nerveux sympathiques sur les bronches. Sur les bronches, on retrouve que des cellules de Schwann (S) et des axones des cellules nerveuses (A).

La stimulation sympathique a ces effets :

• Bronchodilatation
• Vasoconstriction
• Sécrétion diminuée de la muqueuse

Nomenclature des bronches et des bronchioles

Au fur et à mesure que les bronches se ramifient, leur nom change :

• D’abord en fonction de l’anatomie: Trachée → bronches souches → bronches lobaires → bronches segmentaires → bronches sous-segmentaire.

Puis en fonction du diamètre et de la présence de cartilage dans leur paroi :

• Bronches : > 1mm de diamètre et cartilage dans la paroi
• Bronchioles : < 1mm de diamètre et pas de cartilage dans la paroi

Les bronchioles terminales sont proximales aux bronchioles respiratoires. Les bronchioles respiratoires ont des alvéoles faisant saillie de leur paroi.

Bronchioles non respiratoire

• Épithélium pseudostratifié cylindrique cilié comme dans les bronches, mais il n’y a pas de cartilage
• Le parenchyme pulmonaire permet de garder la lumière des bronchioles ouverte
• Chaque bronchiole est accompagnée d’une artériole (A) de calibre similaire
• Il y a aussi des vaisseaux lymphatiques (L) autour de la bronchiole.
• On ne retrouve pas d’alvéoles

Bronchioles respiratoires

Diagramme d'une bronchiole et alvéole

Le revêtement épithélial pseudostratifié cylindrique cilié est aussi présent, mais il disparaït avec l’apparition des alvéoles (a) faisant saillie de la paroi et l’aboutissement dans un canal alvéolaire (CA). Les bronchioles respiratoires marquent la transition entre les voies de conduction et les surfaces d’échanges respiratoires.

Bronchioles – Canal de Lambert et les pores de Kohn

En plus de la ventilation « normale » trachéo-broncho-bronchiolo-alvéolaire, il existe 2 structures permettant une ventilation collatérale :

• Canaux de Lambert
  • Relient directement une bronchiole non-respiratoire à un alvéole.
  • Quand les bronchioles respiratoires sont bloquées, une circulation collatérale se fait entre les bronchioles terminales et des alvéoles.

• Pores de Kohn
  • Relient des alvéoles adjacents

Lors du passage des voies de conduction aux surfaces d’échange (les alvéoles), la hauteur de l'épithélium respiratoire diminue; on passe de cylindrique à cuboïde. De plus, les cellules ciliées et les cellules à mucus sont remplacées par les cellules de Clara. Ces cellules sont :

• Elles sont non-ciliées
• Elles ont une portion cytoplasmique apicale élargie
• Elles ont un rôle sécrétoire – substance qui ressemble au surfactant
• Elles sont le progéniteur cellulaire de l’épithélium bronchiolaire.

Cellules des surfaces d’échanges

Cellules des surfaces d'échange

Macrophages alvéolaires

Cellules endothéliales de capillaires alvéolaires

Pneumocytes de type I

• Forme aplatie – épithélium pavimenteux simple
• Recouvrent plus de 90% des surfaces alvéolaires
• Occupent une fonction d'échange

Pneumocytes de type II

• Forme cuboïde
• Plus rares que les pneumocytes de type I
• Produisent le surfactant
• Progéniteurs des pneumocytes de type I
• Ces cellules possèdent des corps lamellaires et des microvillosités

Progéniteurs:

• Cellules basales: épithélium des bronches
• Cellules de Clara: épithélium des bronchioles
• Pneumocytes II: épithélium des alvéoles

Parenchyme pulmonaire

Le lobule est le plus petit compartiment anatomique d’un poumon apparent à l’œil nu. Chaque lobule est délimité par des septa de tissu conjonctif. Ces septa lobulaires sont drainés par des vaisseaux lymphatiques.

Au centre de chaque lobule se trouve une bronchiole et une artériole. Le parenchyme comprend également les canaux alvéolaires, les sacs alvéolaires et les alvéoles et leurs capillaires.

• Les artères dans le parenchyme pulmonaire (A) ont 2 limitantes élastiques.
• Les veines dans le parenchyme pulmonaire (V) ont 1 limitante élastique. Leur intima et leur média sont beaucoup plus minces

Plèvre viscérale

La plèvre viscérale est une couche de tissu fibro-élastique où circulent de petits vaisseaux. Elle est tapissée de cellules mésothéliales aplaties qui sécrètent le liquide pleural.

Embryologie

Voici le rôle des poumons durant la vie intra-utérine :

• Aucun rôle respiratoire
• Production du liquide amniotique

Le développement du système respiratoire dure très longtemps. Il commence vers 26 jours et se termine 8 ans après la naissance.

L’embryologie est divisée en 5 stades :

1. Stade embryonnaire
2. Stade pseudoglandulaire
3. Stade canaliculaire
4. Stade sacculaire
5. Stade alvéolaire

C’est le système pulmonaire qui détermine si le fœtus est viable. La viabilité extra-utérine est possible à partir d’environ 24 semaines, car c’est à ce moment que la vascularisation pulmonaire est fonctionnelle et que le surfactant est produit.

Stade embryonnaire

• 3^e semaine (26 jours) à 8^e semaine
• Ébauche pulmonaire naissant du sillon laryngotrachéal
• Divisions dichotomiques jusqu’aux bronches segmentaires

Stade pseudoglandulaire

• 6^e semaine à 16^e semaine
• Divisions dichotomiques jusqu’aux bronchioles terminales
• Sous le contrôle de gènes du tissu mésenchymateux primitif

Stade canaliculaire

• 16^e semaine à la 26^e semaine
• C’est le stade le plus important
  • Formation des bronchioles respiratoires et des canaux alvéolaires
  • Envahissement du mésenchyme primitif par des capillaires
  • Début de production du surfactant
    • Glycérophospholipides, protéines, graisses, cholestérol
    • Réduit la tension superficielle; empêche les alvéoles de se collaber
• Pour voir si les poumons sont matures, on fait une ponction du liquide amniotique et on fait un rapport lécithine/sphingomyéline.
• La maturation peut être accélérée par l’administration de stéroïdes
• Possibilité de vie extra-utérine

Stade sacculaire

• 24^e semaine à 38^e semaine
• Formation de sacs alvéolaires et de canaux alvéolaires

Stade alvéolaire

• Formation et acquisition d’alvéoles
• 36^e semaine et se poursuit après la naissance
  • Massivement jusqu’à l’âge de 6 mois
  • Moindrement jusqu’à l’âge de 8 ans