Fiche de révision : Voies aériennes et poumon

📋 Plan du Cours

1. Fonctions et organisation respiratoires
2. Origine et développement embryonnaire
3. Ramification de l’arbre bronchique
4. Maturation pulmonaire et surfactant
5. Plèvre et anomalies du développement
6. Fonctions et organisation des voies aériennes
7. Paroi conductrice, épithélium respiratoire et cils
8. Cellules à mucus et clairance
9. Cellules endocrines et chorion
10. Cartilage et muscle bronchiques
11. Immunité des voies aériennes
12. Fonctions des voies conductrices
13. Épithéliums des voies supérieures
14. Arbre bronchique, lobules et bronchioles
15. Structure et échanges alvéolaires
16. Vascularisation pulmonaire
17. Plèvre et pathologies
18. Catégories des pathologies pulmonaires

📖 1. Fonctions et organisation respiratoires

★ À maîtriser

• Les voies aériennes acheminent l’air jusqu’aux alvéoles, où ont lieu les échanges d’oxygène et de dioxyde de carbone entre l’air et le sang.

Compléments

• Les voies aériennes participent à la régulation de la concentration en dioxyde de carbone, ce qui contribue à réguler le pH.

• Les voies aériennes supérieures comprennent notamment les sinus, le vestibule, le pharynx, l’oropharynx et le larynx, jusqu’au-dessus des cordes vocales.

📖 2. Origine et développement embryonnaire

★ À maîtriser

• Au cours de l’organogenèse, l’appareil respiratoire dérive de l’intestin antérieur primitif, dont la face antérieure forme le diverticule respiratoire puis le bourgeon trachéobronchique.

• Le bourgeon trachéobronchique se sépare progressivement de l’intestin antérieur, ce qui permet la séparation de la trachée et de l’œsophage.

Compléments

• Le diverticule respiratoire apparaît au cours de la 4e semaine après la fécondation.

• Les bourgeons pulmonaires s’associent aux mésodermes de la splanchnopleure au cours de leur développement.

💡 Astuce mémo

Intestin antérieur → diverticule respiratoire → bourgeons trachéobronchiques

📖 3. Ramification de l’arbre bronchique

★ À maîtriser

• La trachée se divise en bronches souches droite et gauche, puis en bronches lobaires, bronches segmentaires et voies de plus en plus petites jusqu’aux bronchioles terminales et aux alvéoles.

• Le poumon droit comporte trois bronches lobaires correspondant aux lobes supérieur, moyen et inférieur, tandis que le poumon gauche en comporte deux, correspondant aux lobes supérieur et inférieur.

• La ramification réduit le calibre individuel des voies aériennes tout en augmentant le nombre de conduits et la surface de section totale.

Compléments

• La division dichotomique peut se poursuivre jusqu’au 23e ordre.

• Environ 3 000 bronchioles se ramifient pour former environ 300 millions d’alvéoles.

💡 Astuce mémo

Calibre individuel diminue, surface totale augmente

📖 4. Maturation pulmonaire et surfactant

🔑 Notions clés & Définitions

• Surfactant : Substance tensioactive sécrétée par les pneumocytes de type 2 qui tapissent les alvéoles et qui limite le collapsus des petites alvéoles, favorisant ainsi les échanges gazeux.

★ À maîtriser

• Au stade canaliculaire, vers 16 à 22 semaines, se forment les bronchioles respiratoires, les conduits et les alvéoles primitives, avec un début de différenciation des pneumocytes de types 1 et 2.

• Le surfactant apparaît à partir de la 24e semaine environ, et sa production peut permettre à certains prématurés d’assurer leur respiration de façon autonome.

• Après la naissance, les bronchioles et les alvéoles se multiplient jusqu’à l’âge de 10 ans, puis leur nombre augmente peu tandis que leur taille continue de croître.

Compléments

• Avant 6 semaines, les premières branches lobaires et segmentaires apparaissent au stade embryonnaire.

• Après la 15e semaine, les cellules épithéliales se différencient et les bronchioles terminales se forment, avec apparition de cellules ciliées, sécrétrices et endocrines.

• Chez les grands prématurés nés avant la 24e semaine, les pneumocytes de type 2 sont insuffisamment développés et le surfactant est absent ou insuffisant, ce qui complique l’hématose.

• Une thérapie prénatale par corticoïdes peut accélérer la différenciation des pneumocytes et activer la production de surfactant.

💡 Astuce mémo

Surfactant insuffisant → collapsus alvéolaire et hématose difficile

📖 5. Plèvre et anomalies du développement

🔑 Notions clés & Définitions

• Atrésie de l’œsophage : Interruption de la continuité entre la partie haute de l’intestin antérieur et la partie basse qui donnera l’œsophage.
• Hypoplasie pulmonaire : Développement insuffisant d’un poumon.

★ À maîtriser

📌 La plèvre viscérale tapisse le poumon et dérive de la splanchnopleure, tandis que la plèvre pariétale tapisse la paroi interne de la cage thoracique et dérive de la somatopleure.

Compléments

• Une fistule trachéo-œsophagienne correspond à la persistance d’une communication entre la future trachée et l’œsophage.

• La maladie des membranes hyalines est liée à un défaut de sécrétion du surfactant, qui favorise le collapsus alvéolaire et rend les échanges gazeux plus difficiles.

📖 6. Fonctions et organisation des voies aériennes

★ À maîtriser

• Les voies aériennes conductrices acheminent l’air des voies supérieures vers les alvéoles et contribuent à sa filtration, à son réchauffement et à son humidification.

Compléments

• Au repos, la respiration s’effectue principalement par le nez ; les plus grosses particules sont piégées dans le vestibule nasal, les fosses nasales et les sinus.

• La plèvre, le diaphragme et les muscles intercostaux participent à la mécanique respiratoire en générant des variations de pression lors de l’inspiration et de l’expiration.

📖 7. Paroi conductrice, épithélium respiratoire et cils

🔑 Notions clés & Définitions

• Épithélium respiratoire : Épithélium cylindrique haut, pseudostratifié, cilié et mucosécrétant, constitué principalement de cellules ciliées, de cellules caliciformes, de cellules basales et de cellules endocrines.

★ À maîtriser

• La paroi des portions conductrices comprend :

  • un épithélium respiratoire
  • un chorion
  • des glandes séro-muqueuses
  • du muscle lisse
  • du cartilage
  • du tissu lymphoïde associé aux muqueuses

• Les cils des cellules ciliées déplacent le mucus vers les voies aériennes supérieures, où il est en grande partie dégluti.

• L’axonème d’un cil comporte 9 doublets périphériques de microtubules autour de 2 microtubules centraux, avec des bras de dynéine et des ponts de nexine.

Compléments

• Dans la trachée, un arc cartilagineux antérieur et une paroi postérieure permettent de reconnaître l’organisation générale de la paroi.

• Dans la trachée, le cartilage se trouve en profondeur et contribue au maintien de la structure de la voie aérienne.

• Un épithélium pseudostratifié est constitué d’une seule couche cellulaire dont les cellules de hauteurs différentes donnent l’impression de plusieurs couches.

• Chaque cellule ciliée porte environ 200 à 300 cils vibratiles de 5 à 7 μm, qui effectuent environ 600 battements synchrones par minute.

• La dyskinésie ciliaire primitive touche environ 1 enfant sur 15 000 et provoque un battement ciliaire anormal, une mauvaise évacuation du mucus et des infections respiratoires répétées.

• Dans environ 50 % des cas de dyskinésie ciliaire primitive, un situs inversus est associé ; cette association entre notamment dans le cadre du syndrome de Kartagener.

💡 Astuce mémo

Un tapis de cils pousse le mucus vers le haut

📖 8. Cellules à mucus et clairance

🔑 Notions clés & Définitions

• Tapis muco-ciliaire : Association des cils vibratiles de l’épithélium respiratoire au mucus qui les recouvre afin de piéger les particules et micro-organismes et de les transporter vers les voies aériennes supérieures.

📝 Points essentiels

• Les cellules caliciformes apparaissent avant la naissance, ont un noyau basal et un cytoplasme apical riche en vacuoles de mucus, et sont particulièrement abondantes dans les voies trachéobronchiques proximales.

• Les cellules caliciformes augmentent en nombre chez les fumeurs, tandis que les glandes séro-muqueuses profondes se développent, ce qui contribue à une production excessive de mucus et à la toux productive chronique de la bronchite chronique.

📌 Le mucus du tapis muco-ciliaire comprend une phase séreuse ou sol au contact des cils et une phase muqueuse ou gel plus superficielle.

• Dans la mucoviscidose, le mucus épais et visqueux est difficile à mobiliser, ce qui favorise la stagnation des sécrétions et les infections respiratoires répétées.

• Les infections ou inflammations bronchiques augmentent la sécrétion de mucus, tandis que le tabagisme réduit l’efficacité du battement ciliaire et favorise l’accumulation de mucus.

• Dans la dyskinésie ciliaire primitive, le battement ciliaire absent ou anormal compromet fortement le transport du mucus vers les voies aériennes supérieures.

💡 Astuce mémo

Phase sol au contact des cils, phase gel en surface

📖 9. Cellules endocrines et chorion

🔑 Notions clés & Définitions

• Chorion : Tissu conjonctif riche en fibres élastiques, vaisseaux sanguins et cellules inflammatoires, situé sous l’épithélium respiratoire et participant à sa nutrition.

📝 Points essentiels

• Les cellules endocrines respiratoires sécrètent notamment :
  • la bombésine
  • la sérotonine
  • le CGRP

📌 Les tumeurs neuroendocrines respiratoires bien différenciées comprennent les tumeurs carcinoïdes, tandis que les tumeurs peu différenciées comprennent les carcinomes neuroendocrines à petites cellules, particulièrement agressifs.

• Les cellules basales sont au contact de la membrane basale et participent au renouvellement de l’épithélium respiratoire.

• Les glandes séro-muqueuses comprennent une portion sécrétrice reliée à la surface épithéliale par un canal excréteur et produisent notamment du mucus, des enzymes lytiques et du lysozyme.

• Chez les fumeurs, les glandes séro-muqueuses peuvent se développer et augmenter leur activité, participant à une production excessive de mucus.

📖 10. Cartilage et muscle bronchiques

★ À maîtriser

• Dans la trachée, le cartilage hyalin forme un anneau incomplet qui rigidifie la paroi et aide à maintenir la lumière ouverte.

• 🔄 Le cartilage évolue ainsi vers les portions distales :

  1. Les anneaux cartilagineux deviennent discontinus.
  2. Ils sont remplacés par des plaques dans les bronches.
  3. Le cartilage disparaît dans les bronchioles.

• Dans les voies aériennes distales, la contraction du muscle lisse réduit le calibre bronchique (bronchoconstriction), tandis que son relâchement l’augmente.

Compléments

• Dans l’asthme, la bronchoconstriction peut provoquer une dyspnée et est réversible sous l’effet de bronchodilatateurs, notamment les β2-mimétiques comme la Ventoline.

• Dans la bronchite chronique, le tonus bronchique augmente dans un contexte d’inflammation chronique des voies aériennes.

💡 Astuce mémo

Cartilage proximal : maintien rigide ; muscle distal : calibre modulable.

📖 11. Immunité des voies aériennes

🔑 Notions clés & Définitions

• MALT : Tissu lymphoïde associé aux muqueuses qui participe à la défense immunitaire locale des voies aériennes.

★ À maîtriser

• Les antigènes inhalés sont captés par l’épithélium, notamment par les cellules M, puis transférés vers les amas lymphoïdes du MALT où ils sont pris en charge par des cellules immunitaires.

• Les plasmocytes du chorion produisent des IgA qui traversent l’épithélium par transcytose et sont libérées dans la lumière aérienne sous forme d’IgA sécrétoires.

Compléments

• Le MALT comprend notamment :
  • des lymphocytes intraépithéliaux
  • des lymphocytes mémoires
  • des plasmocytes
  • des amas lymphoïdes dans la muqueuse

• Après présentation antigénique, les lymphocytes immunocompétents se multiplient, rejoignent les ganglions lymphatiques et peuvent circuler comme lymphocytes mémoires vers d’autres organes lymphoïdes secondaires ou muqueuses.

💡 Astuce mémo

Antigène capté → amas lymphoïde → lymphocytes activés → IgA sécrétoires.

📖 12. Fonctions des voies conductrices

★ À maîtriser

• Les voies aériennes conductrices assurent la béance des conduits et le contrôle du passage de l’air grâce notamment au cartilage, au muscle lisse et à la matrice extracellulaire.

Compléments

• La préparation de l’air comprend : sa purification par le tapis muco-ciliaire et le MALT, son réchauffement par les sinus veineux, son humidification par les glandes séreuses

• La division dichotomique de l’arbre bronchique ralentit progressivement le flux d’air vers les portions distales de l’appareil respiratoire.

📖 13. Épithéliums des voies supérieures

★ À maîtriser

📌 Les sinus, les fosses nasales et le rhinopharynx sont principalement tapissés d’un épithélium respiratoire, tandis que le vestibule nasal, la cavité buccale et l’oropharynx sont recouverts d’un épithélium malpighien.

• Les amygdales et les végétations adénoïdes constituent une première ligne de défense immunitaire en piégeant les particules inhalées et les agents infectieux.

📌 Dans le larynx, les régions principalement au contact de l’air ont un épithélium respiratoire, tandis que les zones exposées aux aliments et les cordes vocales ont un épithélium malpighien.

Compléments

• Dans les fosses nasales et les sinus, les turbulences créées par les cornets et les cavités sinusiennes augmentent le contact de l’air inspiré avec la muqueuse et favorisent son conditionnement.

• La muqueuse naso-sinusienne comprend notamment un épithélium respiratoire, des glandes séreuses et des sinus veineux qui participent au réchauffement et à l’humidification de l’air.

• Le MALT pharyngé comprend notamment :

  • des lymphocytes B
  • des lymphocytes T
  • des follicules lymphoïdes
  • des lymphocytes intraépithéliaux

• Les amygdales présentent des cryptes épithéliales et de nombreux follicules lymphoïdes, parfois organisés autour de centres germinatifs.

💡 Astuce mémo

Respiratoire dans les zones aériennes ; malpighien dans les zones soumises aux contraintes mécaniques.

📖 14. Arbre bronchique, lobules et bronchioles

★ À maîtriser

• L’épithélium bronchique est pseudo-stratifié, l’épithélium des bronchioles proximales est simple cylindrique, celui des bronchioles terminales est simple cubique, et celui des bronchioles respiratoires reste simple cubique mais est interrompu par l’ouverture des alvéoles.

• Chaque lobule comprend notamment une bronchiole accompagnée d’une branche de l’artère pulmonaire, tandis que les veines pulmonaires suivent un trajet légèrement différent.

📌 Les bronches possèdent des plaques cartilagineuses, tandis que le cartilage et les glandes séro-muqueuses ont disparu dans les bronchioles, dont la paroi comprend principalement l’épithélium respiratoire et une couche continue de muscle lisse.

• Dans l’asthme, la contraction du muscle lisse provoque une bronchoconstriction réversible, tandis que l’obstruction bronchique de la BPCO est peu ou pas réversible.

Compléments

• La trachée mesure environ 10 cm de long et 2 à 3 cm de diamètre.

• En progressant des bronches vers les bronchioles, les cellules caliciformes diminuent progressivement puis disparaissent dans les bronchioles terminales, tandis que les cellules ciliées persistent.

• Les cellules de Clara apparaissent dans les bronchioles terminales et sécrètent notamment des oxydases et des antiprotéases.

• Les bronchioles respiratoires se prolongent en canaux alvéolaires, qui débouchent dans les alvéoles.

• La branche de l’artère pulmonaire apporte le sang non oxygéné jusqu’aux alvéoles, où se réalise l’hématose, puis les veines pulmonaires drainent le sang enrichi en oxygène.

• Le muscle lisse circulaire est plus développé dans les voies aériennes distales et contribue au maintien et à la variation de leur calibre.

• L’absence de cartilage rend les petites voies aériennes plus déformables et susceptibles de se collaber, contrairement aux bronches proximales dont le cartilage aide à maintenir le calibre.

💡 Astuce mémo

Bronche → bronchiole proximale → terminale → respiratoire → canal alvéolaire → alvéole.

📖 15. Structure et échanges alvéolaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Barrière alvéolo-capillaire : Zone extrêmement fine où s’effectue l’hématose, constituée de l’endothélium capillaire, d’une lame basale commune et du cytoplasme aminci du pneumocyte de type I.

★ À maîtriser

• Le très grand nombre d’alvéoles permet d’obtenir une surface d’échange de l’ordre de 140 à 200 m².

• La paroi et la lumière alvéolaires comprennent notamment : des pneumocytes de type I, des pneumocytes de type II sécréteurs de surfactant, des fibroblastes, des macrophages intra-alvéolaires

• L’oxygène diffuse de l’air alvéolaire vers le sang en traversant le cytoplasme du pneumocyte de type I, la membrane basale et le cytoplasme de la cellule endothéliale, puis se fixe sur l’hémoglobine des globules rouges.

📌 La fibrose épaissit la matrice alvéolaire, diminue la compliance et la capacité de transfert des gaz, tandis que l’emphysème détruit des parois alvéolaires et réduit la surface d’échange.

Compléments

• Les alvéoles pulmonaires sont présentes à plusieurs centaines de millions et mesurent environ 200 μm de diamètre.

• Les macrophages intra-alvéolaires phagocytent des débris, des particules inhalées et certains germes, puis peuvent être éliminés par les voies aériennes ou rejoindre les voies lymphatiques.

• Les fibres d’amiante inhalées, difficilement dégradées, peuvent s’accumuler, entretenir une inflammation chronique pleurale et favoriser des mésothéliomes pleuraux.

💡 Astuce mémo

Imaginez une alvéole en contact étroit avec un capillaire, séparés par une barrière extrêmement fine.

📖 16. Vascularisation pulmonaire

★ À maîtriser

📌 La vascularisation pulmonaire comprend une vascularisation sanguine fonctionnelle pour les échanges gazeux, une vascularisation sanguine nutritionnelle pour les tissus pulmonaires et une vascularisation lymphatique pour le drainage de la lymphe.

• Les artères pulmonaires suivent la division des bronches jusqu’aux lobules et aux capillaires alvéolaires, puis les veines pulmonaires ramènent le sang oxygéné vers l’oreillette gauche.

Compléments

• Les artères bronchiques se ramifient dans le chorion des parois trachéo-bronchiques et dans les cloisons conjonctives afin de nourrir le tissu pulmonaire, sans pénétrer dans les lobules.

• La vascularisation lymphatique draine la lymphe depuis la périphérie pulmonaire vers le médiastin en suivant les branches bronchiques, dans le sens inverse de leurs divisions.

💡 Astuce mémo

Pulmonaire fonctionnelle pour les échanges ; bronchique nutritionnelle pour les tissus.

📖 17. Plèvre et pathologies

🔑 Notions clés & Définitions

• Plèvre : Composée de deux feuillets, viscéral et pariétal, séparés par un espace pleural virtuel maintenu sous pression négative et contenant une petite quantité de liquide pleural.

★ À maîtriser

• Un pneumothorax correspond au passage d’air dans la cavité pleurale à travers une brèche pulmonaire, tandis qu’une pleurésie correspond à une inflammation de la plèvre, généralement accompagnée d’un épanchement liquidien pleural, qui n’est pas nécessairement infectieux.

Compléments

📌 La plèvre pariétale tapisse la face interne de la cage thoracique, tandis que la plèvre viscérale recouvre la surface externe des poumons.

• Le liquide pleural permet aux deux feuillets de coulisser l’un contre l’autre pendant les cycles respiratoires.

• La plèvre viscérale comprend un mésothélium de surface, une lame élastique superficielle et quelques vaisseaux assurant sa vascularisation et sa nutrition.

💡 Astuce mémo

Air pleural : pneumothorax ; liquide pleural : pleurésie.

📖 18. Catégories des pathologies pulmonaires

★ À maîtriser

• Les principales catégories de pathologies broncho-pulmonaires sont :
  • les pathologies tumorales
  • les pathologies infectieuses
  • les pathologies vasculaires et hémodynamiques
  • les pneumopathies interstitielles
  • les maladies bronchiques obstructives

Compléments

📌 Les cancers neuro-endocrines et les carcinomes épidermoïdes se développent préférentiellement dans les voies aériennes proximales, tandis que les adénocarcinomes, dérivés de cellules glandulaires, se développent plutôt dans les bronchioles et les alvéoles.

• Dans certaines pathologies chroniques avec hypoxémie, la vasoconstriction des artères pulmonaires peut entraîner une hypertension artérielle pulmonaire puis une insuffisance cardiaque droite.

• La fibrose pulmonaire idiopathique est une maladie de cause inconnue dont l’évolution peut être relativement rapide et les possibilités thérapeutiques limitées.

• Les anomalies fonctionnelles citées sont associées à : des anomalies du surfactant dans la maladie des membranes hyalines, des anomalies du mucus dans la mucoviscidose, des anomalies du tapis ciliaire dans la dyskinésie ciliaire

📊 Tableaux de synthèse

Évolution des voies aériennes

Vascularisations pulmonaires