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EPURATION BRONCHIQUEEPURATION BRONCHIQUEET PULMONAIREET PULMONAIRE

Large surface de contact entre l’air ambiant et Large surface de contact entre l’air ambiant et les voies aériennes:les voies aériennes:

Echanges gazeuxEchanges gazeuxDépôt de particules: inhalation de plusieurs Dépôt de particules: inhalation de plusieurs

milliards de particules milliards de particules aérocontaminantesaérocontaminantes par 24hpar 24hIMPORTANCE DES MECANISMES D’IMPORTANCE DES MECANISMES D’EPURATIONEPURATION

BRONCHIQUE (épuration ou clearance BRONCHIQUE (épuration ou clearance mucomuco--ciliaireciliaire) ET PULMONAIRE (rôle du surfactant et des ) ET PULMONAIRE (rôle du surfactant et des

macrophages alvéolaires) macrophages alvéolaires)

SUBSTANCESSUBSTANCESAEROCONTAMINANTESAEROCONTAMINANTES

Origine végétale, animale,microbienne, Origine végétale, animale,microbienne, minérale……minérale……

1.1. Substances infectantes: virus, bactéries, Substances infectantes: virus, bactéries, spores…spores…

2.2. Substances allergisantes: pollens, poils, Substances allergisantes: pollens, poils, poussières…..(asthme)poussières…..(asthme)

3.3. Substances toxiques: silice…(silicose…)Substances toxiques: silice…(silicose…)4.4. Substances Substances cancerigènescancerigènes: amiante, : amiante,

tabac……(tabac……(mésotheliomemésotheliome, KBP….), KBP….)

Comment et où se déposent lesparticules aérocontaminantes avant

d’être éliminées???

Les particules sont inhalées sous forme Les particules sont inhalées sous forme d’aérosol: un aérosol est une d’aérosol: un aérosol est une suspension à l’état de fines particules suspension à l’état de fines particules d’un solide (ou d’un liquide) dans un d’un solide (ou d’un liquide) dans un gaz.gaz.

Comment et où se déposent lesparticules avant d’être éliminées???

Les mécanismes et les lieux de dépôt lelongdes voies aériennes des particules inhalées dépendent de 3 facteurs:-- de la géométrie des voies aériennes de la géométrie des voies aériennes

-- de leur taille (granulométrie): notion de de leur taille (granulométrie): notion de Diamètre Aérodynamique (Diamètre Aérodynamique (DaeDae))-- du mode ventilatoire (ou paramètres du mode ventilatoire (ou paramètres ventilatoiresventilatoires) durant leur inhalation) durant leur inhalation

La La granulométriegranulométrie: : notion dnotion de e DiamètreDiamètreAérodynamiqueAérodynamique

Le diamètre aérodynamique d’une particule inhalée dépend de son diamètre géométrique réel mais aussi de sa forme et de sa densité.

Il conditionne le comportement aérodynamique de la particule inhalée dans les voies aériennes.

Le Diamètre Aérodynamique Massique Le Diamètre Aérodynamique Massique Médian: Médian: D.A.M.M.D.A.M.M.

Courbe de distribution d’un aérosol

Ex: DAMM de 3µm signifie que sur une courbe de distribution de l’aérosol, 50% de la masse des particules se trouvent en dessous de 3µm et 50% au

dessus

Le DAMM des particules détermine le comportement

le mécanisme et le lieu de dépôt ++++ dans les voies

respiratoires

3 m3 mécanismeécanismes des de dépôtdépôt

SédimentationImpaction

Diffusion

Toutes les particules qui pénètrent ne se déposent pas : certaines sont expirées

DEPOT OPTIMAL DANS LESDEPOT OPTIMAL DANS LESVOIES AERIENNESVOIES AERIENNES

0,5 µm0,5 µm -- DAMMDAMM -- 10 µm10 µm

LES 3 MECANISMES DE DEPOTLES 3 MECANISMES DE DEPOT

IMPACTION :

particules de plus de 5 µm.

SEDIMENTATION :

particules de 1 à 5 µm.

DIFFUSION :

particules inférieures à 1µm

DAMM ET LIEU DE DEPOTDAMM ET LIEU DE DEPOT

DAMM> 5µmimpaction

DAMM 1DAMM 1--5 µm5 µmsédimentationsédimentation

DAMM < 1 µmdiffusion

FACTEURS LIES A LAFACTEURS LIES A LARESPIRATIONRESPIRATION

1.1. Volume courantVolume courant2.2. Fréquence respiratoireFréquence respiratoire

Une respiration rapide et superficielle favorise le dépôt:Une respiration rapide et superficielle favorise le dépôt: Des grosses particulesDes grosses particules Par impactionPar impaction Au niveau ORL et Au niveau ORL et trachéotrachéo--bronchiquebronchique

Une respiration lente et profonde suivie d’une apnée en fin Une respiration lente et profonde suivie d’une apnée en fin d’inspiration favorise le dépôt: d’inspiration favorise le dépôt:

Des petites particulesDes petites particules Par sédimentationPar sédimentation Au niveau des petites bronches et des alvéoles Au niveau des petites bronches et des alvéoles

(poumon profond)

ROLE DU NEZROLE DU NEZ

La forme du nez ralentit le flux aérien et La forme du nez ralentit le flux aérien et les plus grosses particules s’y impactentles plus grosses particules s’y impactent

Réchauffe et humidifie l’air inhaléRéchauffe et humidifie l’air inhalé

Rôle dans l’immunité locale au niveau de Rôle dans l’immunité locale au niveau de la muqueuse la muqueuse

RESPIRER PREFERENTIELLEMENT PAR RESPIRER PREFERENTIELLEMENT PAR LE NEZLE NEZ

EPURATION BRONCHIQUE ETEPURATION BRONCHIQUE ETPULOMAIREPULOMAIRE

Ensemble des Ensemble des mécanismes synergiquesmécanismes synergiquesqui ont pour but de détruire et de rejeter qui ont pour but de détruire et de rejeter vers l’extérieur tout ce qui est délétère vers l’extérieur tout ce qui est délétère pour l’organisme par voie d’inhalationpour l’organisme par voie d’inhalationFonctionne en permanence, grande Fonctionne en permanence, grande surface à protéger (80surface à protéger (80--140m2 pour la 140m2 pour la surface alvéolaire)surface alvéolaire)Le poumon est STERILE à partir des Le poumon est STERILE à partir des bronches de 1°ordre jusqu’aux alvéolesbronches de 1°ordre jusqu’aux alvéoles

EPURATION BRONCHIQUEEPURATION BRONCHIQUE

Le système Le système mucociliairemucociliaire de la muqueuse de la muqueuse bronchique bronchique représente la 1° ligne de défensereprésente la 1° ligne de défense: : interaction étroite entre les cellules ciliées et interaction étroite entre les cellules ciliées et les cellules caliciformes qui fabriquent le les cellules caliciformes qui fabriquent le mucusmucusLe bon fonctionnement Le bon fonctionnement du tapis ou escalator du tapis ou escalator mucociliairemucociliaire nécessite:nécessite:

1.1. Intégrité anatomique et fonctionnel des cilsIntégrité anatomique et fonctionnel des cils2.2. Un mucus quantitativement et qualitativement Un mucus quantitativement et qualitativement

satisfaisantsatisfaisant

LA MUQUEUSE BRONCHIQUE(1)LA MUQUEUSE BRONCHIQUE(1)

Cellules ciliéesCellules ciliées: présentes dans toutes les : présentes dans toutes les VaeVae supsup (sauf entrée du nez et pharynx (sauf entrée du nez et pharynx larynx), forme cylindrique, nombreuses larynx), forme cylindrique, nombreuses micovillositésmicovillosités et cils au pôle apical et cils au pôle apical (chaque cellule: environ 200 à 300cils), (chaque cellule: environ 200 à 300cils), riches en mitochondries (énergie pour riches en mitochondries (énergie pour mouvements ciliaires)mouvements ciliaires)

Cellules caliciformesCellules caliciformes: nombreux grains de : nombreux grains de secretionsecretion au pôle apical au pôle apical

glandes glandes péribronchiquespéribronchiques

Cellules ciliées

c.caliciforme

Muscle lissec. séreuses

c.muqueuses

Glande péribronchiquesous muqueuse

cils

Dome des cellules caliciformes

c.muqueuse, nbxcomplexes secretoires, excretion par gros granules

c.séreuse, excretionpar goutte

Vagues ciliaires et domes des cellules caliciformes

Les cils dans la phase sol du mucus bronchique

LA MUQUEUSE BRONCHIQUE(2)LA MUQUEUSE BRONCHIQUE(2)

Cellules de ClaraCellules de Clara: au niveau des: au niveau desbronchioles seulement, fabriquentbronchioles seulement, fabriquentdes granulesdes granules secrétoiressecrétoires richesrichesenen proteinesproteines et /ou lipides, rôleet /ou lipides, rôledans ladans la regénérationregénération de lade lamuqueuse après agressionmuqueuse après agression

Bronchiole terminale: domes secrétoires des celules de Clara

Bronchiole terminale: domes secrétoires des celules de Clara

LE MUCUSLE MUCUS

95% eau: haut degré d’hydratation 95% eau: haut degré d’hydratation conférant une FLUIDITE+++ dont la conférant une FLUIDITE+++ dont la régulation est assurée par des régulation est assurée par des mouvements ioniques (absorption de Na+ mouvements ioniques (absorption de Na+ et et secrétionsecrétion de CLde CL--););Mucoviscidose: anomalies des canaux Mucoviscidose: anomalies des canaux CLCL-- secondaires anomalies génétiques de secondaires anomalies génétiques de la la proteineproteine CFTRCFTR►►deshydratationdeshydratation du du mucusmucus►►obstruction bronchiqueobstruction bronchique

LE MUCUSLE MUCUSMucines (Mucines (glycoproteinesglycoproteines de haut Poids de haut Poids Moléculaire)Moléculaire)ProteinesProteines issues du plasma (albumine….) ou issues du plasma (albumine….) ou produites localement (produites localement (IgIg A…..)A…..)Lipides, enzymes et surfactant venant des Lipides, enzymes et surfactant venant des alvéolesalvéoles

PROPRIETESPROPRIETES-- De viscoélasticité (de solide et de liquide)De viscoélasticité (de solide et de liquide)-- De De filancefilance (forment des filaments sous effet (forment des filaments sous effet

d’une traction)d’une traction)-- De tension de surface ( adhésion interface De tension de surface ( adhésion interface

mucus/muqueuse)mucus/muqueuse)

LE MUCUSLE MUCUS

2 phases: 2 phases: •• Phase sol: profonde, aqueuse,faible viscosité, Phase sol: profonde, aqueuse,faible viscosité,

contient le surfactant qui vient des alvéolescontient le surfactant qui vient des alvéoles•• Phase gel: superficielle, forte viscositéPhase gel: superficielle, forte viscosité

FONCTIONSFONCTIONS Humidifie et hydrate la muqueuseHumidifie et hydrate la muqueuse Fonction antibactérienne et Fonction antibactérienne et antioxydanteantioxydante Fonction de transport ++++++: toute anomalie Fonction de transport ++++++: toute anomalie

de la viscosité diminue l’efficacité des de la viscosité diminue l’efficacité des battements ciliaires et ralentit le tapis battements ciliaires et ralentit le tapis mucociliairemucociliaire

PHASE GEL

Couche spumeuse de surfactant

CILS BATTANT DANS LA PHASE SOLGranules

secretoiresdéversés

c. ciliéec. caliciforme

LES CELLULES CILIEESLES CELLULES CILIEES

Tous les cils battentTous les cils battent en même en même temps en vagues coordonnées, temps en vagues coordonnées, dans la même directiondans la même direction

Fréquence de battement: 12 àFréquence de battement: 12 à16/sec16/sec

Vit de transport:0.5 à 15 mm/minVit de transport:0.5 à 15 mm/min

Le mouvement ciliaireLe mouvement ciliaire

*Phase de préparation*Phase de préparation: : le cil décrit dans la le cil décrit dans la phase sol un phase sol un mouvement mouvement pseudocirculairepseudocirculaire

**Phase de propulsionPhase de propulsion: : le cil est tendu et le cil est tendu et balaie un certain vol balaie un certain vol de liquidede liquide

**Phase de reposPhase de repos: le cil : le cil reste tendu, reste tendu, minimisant le minimisant le résistance à résistance à l’écoulement du l’écoulement du mucusmucus

SurfaceSurface alvéolairealvéolaire : 140 m: 140 m22

ParoiParoi alvéolocapillairealvéolocapillaire : 2,2 µ: 2,2 µ

EPURATION PULMONAIREEPURATION PULMONAIRE

Paroi alvéolaire:Paroi alvéolaire:

1.1. PneumocytesPneumocytes I: 95% de la surface I: 95% de la surface alvéolaire, pauvres en organitesalvéolaire, pauvres en organites

2.2. PneumocytesPneumocytes II: nombreux ribosomes, II: nombreux ribosomes, mitochondries, et corps lamellaires mitochondries, et corps lamellaires ►►SURFACTANTSURFACTANT

SURFACTANTSURFACTANT

1.1. ConstitutionConstitution: 90% phospholipides et 10% : 90% phospholipides et 10% proteinesproteines

2.2. Régulation de la production:Régulation de la production: prostaglandinesprostaglandines3.3. Elimination:Elimination: Système bronchique: se mélange avec la Système bronchique: se mélange avec la

phase sol du mucus et action sur épuration phase sol du mucus et action sur épuration mucociliairemucociliaire

Macrophages alvéolaires (englobe la matériel Macrophages alvéolaires (englobe la matériel phagocyté)phagocyté)

Voie lymphatiqueVoie lymphatique

ALVEOLE

CANAL ALVEOLAIRE

LUMIERE BRONCHIQUE

LUMIERE BRONCHIOLAIRE

c.clarac.ciliées et caliciformes

Pneumocytes I dans le revêtement alvéolaire

Pneumocytes II

SURFACTANT

PNEUMOCYTE I

Phase excretoire du surfactant

Noyau du pneumocyte II Corps lamellaire du

pneumocyte II

Zone de transition entre la couche de surfactant et la couche de mucus bronchiolaire

Couche de surfactant dans l’alvéole

Mucus bronchiolaire

Pneumocyte I dans la paroi alvéolaire

Cellules de CLARA

PNEUMOCYTE II

NOYAU

Appareil de Golgi

mitochondries

Corps lamellaires

Excrétion de surfactant

Surfactant s’étale en un film monomoléculaire à la surface alvéolaire

Pneumocyte II

Capillaire alvéolaire

SURFACTANTSURFACTANT

PROPRIETESPROPRIETES

Diminue la tension superficielle au niveau de la Diminue la tension superficielle au niveau de la barrière barrière airair--tissutissu alvéolairealvéolaire

S’étale en contact avec la surface alvéolaireS’étale en contact avec la surface alvéolaire

Évite le collapsus alvéolaire*Évite le collapsus alvéolaire*

Stabilise les structures alvéolaires et Stabilise les structures alvéolaires et bronchiolairesbronchiolaires

Facilite les échanges gazeuxFacilite les échanges gazeux

NB*: la tension superficielle tend à former des surfaces minimalNB*: la tension superficielle tend à former des surfaces minimales es (rétraction)(rétraction)

SURFACTANTSURFACTANT

PROPRIETESPROPRIETES

1.1. Recouvre l’ensemble de l’Recouvre l’ensemble de l’epithéliumepithélium alvéolairealvéolaire

2.2. Évite le dessèchementÉvite le dessèchement

3.3. Rôle dans les mécanismes de défense: Rôle dans les mécanismes de défense:

Protection directe contre les agressions Protection directe contre les agressions toxiques exogènestoxiques exogènes

Englobent les bactéries avant la phagocytose Englobent les bactéries avant la phagocytose par les macrophagespar les macrophages

Activation des macrophagesActivation des macrophages

LE MACROPHAGE ALVEOLAIRELE MACROPHAGE ALVEOLAIRE

Provient des monocytes sanguins formés Provient des monocytes sanguins formés dans la moelle osseusedans la moelle osseuse

Grande cellule avec appareil de Golgi Grande cellule avec appareil de Golgi bien développé et bien développé et nbsesnbses inclusions inclusions cytoplasmiquescytoplasmiques

AcivitéAcivité PHAGOCYTAIRE ++++des PHAGOCYTAIRE ++++des particules organiques ou non et particules organiques ou non et secrétionsecrétiond’enzymes surtout protéolytiquesd’enzymes surtout protéolytiques

Bactéries enveloppées dans du surfactant

Invagination cytoplasmique

Dégradation lytique des bactéries dans un phagolysosome

MACROPHAGE A LA SURFACE DE L’EPITHELIUM ALVEOLAIRE

LE MACROPHAGE ALVEOLAIRELE MACROPHAGE ALVEOLAIRE

Devenir une fois la phagocytose accomplie:Devenir une fois la phagocytose accomplie:

1.1.Migration vers bronchioles et épuration Migration vers bronchioles et épuration mucociliairemucociliaire

2.2.DégénerescenceDégénerescence dans l’alvéoledans l’alvéole

3.3.Migration vers les ganglions et vaisseaux Migration vers les ganglions et vaisseaux lymphatiqueslymphatiques