Alvéole pulmonaire - Pulmonary alveolus

alvéole pulmonaire
Diagramme alvéolaire.svg
Les alvéoles
Des détails
Système Système respiratoire
Emplacement Poumon
Identifiants
Latin alvéole pulmonaire
Engrener D011650
E H3.05.02.0.00026
Terminologie anatomique

Une alvéole pulmonaire (pluriel : alvéoles , du latin alvéole , « petite cavité »), également connue sous le nom de sac aérien ou espace aérien, est l'une des millions de cavités creuses en forme de coupe dans les poumons où l' oxygène est échangé contre du dioxyde de carbone . Les alvéoles constituent le tissu fonctionnel des poumons connu sous le nom de parenchyme pulmonaire , qui représente 90 pour cent du volume pulmonaire total.

Les alvéoles se situent d'abord dans les bronchioles respiratoires qui marquent le début de la zone respiratoire . Ils sont localisés de manière clairsemée dans ces bronchioles, tapissent les parois des canaux alvéolaires , et sont plus nombreux dans les sacs alvéolaires borgnes . Les acini sont les unités de base de la respiration, les échanges gazeux ayant lieu dans toutes les alvéoles présentes. La membrane alvéolaire est la surface d'échange gazeux, entourée d'un réseau de capillaires . À travers la membrane, l' oxygène est diffusé dans les capillaires et le dioxyde de carbone libéré des capillaires dans les alvéoles pour être expiré.

Les alvéoles sont particulières aux poumons des mammifères . Différentes structures sont impliquées dans les échanges gazeux chez d'autres vertébrés.

Structure

Vue schématique du poumon montrant les structures internes agrandies, y compris les sacs alvéolaires en 10) et les lobules en 9).

Les alvéoles sont d'abord situées dans les bronchioles respiratoires sous forme de poches éparses, s'étendant à partir de leurs lumières. Les bronchioles respiratoires s'étendent sur des longueurs considérables et deviennent de plus en plus alvéolées avec des branches latérales des canaux alvéolaires , qui deviennent profondément tapissées d'alvéoles. Les conduits sont au nombre de deux à onze de chaque bronchiole. Chaque canal s'ouvre sur cinq ou six sacs alvéolaires dans lesquels s'ouvrent des grappes d'alvéoles.

Chaque unité respiratoire terminale est appelée acinus et se compose des bronchioles respiratoires, des canaux alvéolaires, des sacs alvéolaires et des alvéoles. De nouvelles alvéoles continuent à se former jusqu'à l'âge de huit ans.

Sacs alvéolaires et capillaires.

Une paire typique de poumons humains contient environ 300 millions d'alvéoles, offrant une surface totale d'échange gazeux comprise entre 70 et 80 mètres carrés. Chaque alvéole est enveloppée d'un fin maillage de capillaires couvrant environ 70 % de sa surface. Le diamètre d'une alvéole est compris entre 200 et 500 µm .

Microanatomie

Circulation sanguine autour des alvéoles

Un alvéole est constitué d'une couche épithéliale d' épithélium pavimenteux simple ( cellules très fines et aplaties) et d'une matrice extracellulaire entourée de capillaires . Le revêtement épithélial fait partie de la membrane alvéolaire, également appelée membrane respiratoire, qui permet l' échange de gaz . La membrane a plusieurs couches - une couche de fluide de revêtement alvéolaire qui contient un tensioactif , la couche épithéliale et sa membrane basale; un mince espace interstitiel entre le revêtement épithélial et la membrane capillaire ; une membrane basale capillaire qui fusionne souvent avec la membrane basale alvéolaire et la membrane endothéliale capillaire . L'ensemble de la membrane n'est cependant qu'entre 0,2 µm dans sa partie la plus mince et 0,6 µm dans sa partie la plus épaisse.

Dans les parois alvéolaires, il existe des passages d'air interconnectés entre les alvéoles connus sous le nom de pores de Kohn . Les septa alvéolaires qui séparent les alvéoles dans le sac alvéolaire contiennent des fibres de collagène et des fibres élastiques . Les septa abritent également le réseau capillaire enchevêtré qui entoure chaque alvéole. Les fibres élastiques permettent aux alvéoles de s'étirer lorsqu'elles se remplissent d'air lors de l'inhalation. Ils rebondissent ensuite lors de l'expiration afin d'expulser l'air riche en dioxyde de carbone.

Une lame histologique d'un sac alvéolaire humain

Il existe trois grands types de cellules alvéolaires . Deux types sont des pneumocytes ou des pneumonocytes connus sous le nom de cellules de type I et de type II trouvées dans la paroi alvéolaire, et une grande cellule phagocytaire connue sous le nom de macrophage alvéolaire qui se déplace dans les lumières des alvéoles et dans le tissu conjonctif entre elles. Les cellules de type I, également appelées pneumocytes de type I, ou cellules alvéolaires de type I, sont squameuses, minces et plates et forment la structure des alvéoles. Les cellules de type II, également appelées pneumocytes de type II ou cellules alvéolaires de type II, libèrent du surfactant pulmonaire pour abaisser la tension superficielle et peuvent également se différencier pour remplacer les cellules de type I endommagées.

Développement

Les bronchioles respiratoires, les premières structures qui contiendront les alvéoles, se sont formées à 16 semaines de gestation; les cellules qui deviendront les alvéoles commencent à apparaître au bout de ces bronchioles. Vers la semaine 20, les mouvements respiratoires fœtaux peuvent commencer. Les sacs alvéolaires se forment à 32 semaines de gestation et ces sacs aériens continuent de se former jusqu'à l'âge de 8 ans et peut-être jusqu'à l'adolescence.

Fonction

Cellules de type I

La section transversale d'un alvéole avec des capillaires est montrée. Une partie de la coupe transversale est agrandie pour montrer la diffusion de l'oxygène gazeux et du dioxyde de carbone à travers les cellules de type I et les cellules capillaires.
Échanges gazeux dans l'alvéole.

Les cellules de type I sont les plus grandes des deux types de cellules ; ce sont des cellules minces et plates du revêtement épithélial (pneumocytes membraneux), qui forment la structure des alvéoles. Ils sont squameux (donnant plus de surface à chaque cellule) et ont de longues extensions cytoplasmiques qui couvrent plus de 95% de la surface alvéolaire.

Les cellules de type I sont impliquées dans le processus d' échange gazeux entre les alvéoles et le sang . Ces cellules sont extrêmement fines – parfois seulement 25 nm – le microscope électronique a été nécessaire pour prouver que toutes les alvéoles sont tapissées d' épithélium . Ce revêtement mince permet une diffusion rapide des échanges gazeux entre l'air dans les alvéoles et le sang dans les capillaires environnants.

Le noyau d'une cellule de type I occupe une grande surface de cytoplasme libre et ses organites sont regroupés autour de lui, ce qui réduit l'épaisseur de la cellule. Cela permet également de réduire au minimum l'épaisseur de la barrière hémato-air .

Le cytoplasme dans la partie mince contient des vésicules pinocytotiques qui peuvent jouer un rôle dans l'élimination des petits contaminants particulaires de la surface externe. En plus des desmosomes , toutes les cellules alvéolaires de type I ont des jonctions d'occlusion qui empêchent la fuite de liquide tissulaire dans l'espace aérien alvéolaire.

La solubilité relativement faible (et donc le taux de diffusion) de l'oxygène, nécessite la grande surface interne (environ 80 m² [96 yards carrés]) et les parois très minces des alvéoles. Tisser entre les capillaires et aider à les soutenir est une matrice extracellulaire , un tissu en forme de maille de fibres élastiques et collagènes. Les fibres de collagène, étant plus rigides, donnent de la fermeté à la paroi, tandis que les fibres élastiques permettent l'expansion et la contraction des parois pendant la respiration.

Les pneumocytes de type I sont incapables de se répliquer et sont sensibles aux agressions toxiques . En cas de dommage, les cellules de type II peuvent proliférer et se différencier en cellules de type I pour compenser.

Cellules de type II

Un diagramme annoté de l'alvéole

Les cellules de type II sont cubiques et beaucoup plus petites que les cellules de type I. Ce sont les cellules les plus nombreuses dans les alvéoles, mais ne couvrent pas autant de surface que les cellules squameuses de type I. Les cellules de type II (pneumocytes granuleux) de la paroi alvéolaire contiennent des organites sécrétoires appelés corps lamellaires ou granules lamellaires, qui fusionnent avec les membranes cellulaires et sécrètent du surfactant pulmonaire . Ce tensioactif est un film de corps gras, un groupe de phospholipides qui diminuent la tension superficielle alvéolaire . Les phospholipides sont stockés dans les corps lamellaires. Sans ce revêtement, les alvéoles s'effondreraient. Le tensioactif est libéré en continu par exocytose . Le regonflage des alvéoles après l'expiration est facilité par le tensioactif, qui réduit la tension superficielle dans la fine couche de fluide des alvéoles . Le revêtement fluide est produit par le corps afin de faciliter le transfert des gaz entre le sang et l'air alvéolaire, et les cellules de type II se trouvent généralement au niveau de la barrière hémato-air .

Les cellules de type II commencent à se développer à environ 26 semaines de gestation , sécrétant de petites quantités de surfactant. Cependant, des quantités adéquates de surfactant ne sont pas sécrétées avant environ 35 semaines de gestation - c'est la principale raison de l'augmentation des taux de syndrome de détresse respiratoire du nourrisson , qui diminue considérablement à des âges supérieurs à 35 semaines de gestation.

Les cellules de type II sont également capables de division cellulaire, donnant lieu à davantage de cellules alvéolaires de type I et II lorsque le tissu pulmonaire est endommagé.

MUC1 , un gène humain associé aux pneumocytes de type II, a été identifié comme marqueur du cancer du poumon .

Macrophages alvéolaires

Les macrophages alvéolaires résident sur les surfaces luminales internes des alvéoles, des canaux alvéolaires et des bronchioles. Ce sont des charognards mobiles qui servent à engloutir les particules étrangères dans les poumons, telles que la poussière, les bactéries, les particules de carbone et les cellules sanguines provenant de blessures. Ils sont aussi appelés cellules à poussière .

Signification clinique

Maladies

Tensioactif

L'insuffisance de surfactant dans les alvéoles est l'une des causes pouvant contribuer à l' atélectasie (effondrement d'une partie ou de la totalité du poumon). Sans surfactant pulmonaire , l'atélectasie est une certitude. Une insuffisance de surfactant dans les poumons des nouveau-nés prématurés provoque un syndrome de détresse respiratoire du nourrisson (SRI).

Une altération de la régulation du surfactant peut provoquer une accumulation de protéines du surfactant dans les alvéoles dans un état appelé protéinose alvéolaire pulmonaire . Il en résulte une altération des échanges gazeux.

Inflammation

La pneumonie est une maladie inflammatoire du tissu pulmonaire , qui peut être causée par les virus et les bactéries . Les cytokines et les fluides sont libérés dans la cavité alvéolaire, l'interstitium, ou les deux, en réponse à l'infection, entraînant une réduction de la surface effective d'échange gazeux. Dans les cas graves où la respiration cellulaire ne peut pas être maintenue, un supplément d'oxygène peut être nécessaire.

  • Les lésions alvéolaires diffuses peuvent être à l'origine du syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA), une maladie inflammatoire pulmonaire grave.
  • Dans l' asthme , les bronchioles se rétrécissent, ce qui réduit considérablement le débit d'air dans le tissu pulmonaire. Elle peut être déclenchée par des irritants dans l'air, le smog photochimique par exemple, ainsi que par des substances auxquelles une personne est allergique.
  • La bronchite chronique survient lorsqu'une abondance de mucus est produite par les poumons. La production de cette substance se produit naturellement lorsque le tissu pulmonaire est exposé à des irritants. Dans la bronchite chronique, les passages d'air dans les alvéoles, les bronchioles respiratoires, se bouchent avec du mucus. Cela provoque une augmentation de la toux afin d'éliminer le mucus, et est souvent le résultat de périodes prolongées d'exposition à la fumée de cigarette.
  • Pneumopathie d'hypersensibilité

De construction

Presque tout type de tumeur pulmonaire ou de cancer du poumon peut comprimer les alvéoles et réduire la capacité d'échange gazeux. Dans certains cas, la tumeur remplira les alvéoles.

  • La pneumonie cavitaire est un processus dans lequel les alvéoles sont détruites et produisent une cavité. Au fur et à mesure que les alvéoles sont détruites, la surface d'échange gazeux se réduit. D'autres changements dans le flux sanguin peuvent entraîner un déclin de la fonction pulmonaire.
  • L'emphysème est une autre maladie des poumons, dans laquelle l' élastine dans les parois des alvéoles est décomposée par un déséquilibre entre la production d' élastase neutrophile (élevée par la fumée de cigarette) et d' alpha-1 antitrypsine (l'activité varie en raison de la génétique ou de la réaction de un résidu critique de méthionine avec des toxines, notamment la fumée de cigarette). La perte d'élasticité des poumons qui en résulte conduit à des temps d'expiration prolongés, qui se produisent par recul passif du poumon dilaté. Cela conduit à un plus petit volume de gaz échangé par respiration.
  • La microlithiase alvéolaire pulmonaire est une maladie pulmonaire rare caractérisée par la formation de petits calculs dans les alvéoles.

Fluide

Une contusion pulmonaire est une contusion du tissu pulmonaire causée par un traumatisme. Les capillaires endommagés peuvent provoquer l'accumulation de sang et d'autres liquides dans les tissus pulmonaires, ce qui altère les échanges gazeux .

L'œdème pulmonaire est l'accumulation de liquide dans le parenchyme et les alvéoles, généralement causée par une insuffisance cardiaque ventriculaire gauche, ou par des dommages au poumon ou à son système vasculaire.

Coronavirus

En raison de la forte expression de l' enzyme de conversion de l' angiotensine 2 (ACE2) dans les cellules alvéolaires de type II, les poumons sont sensibles aux infections par certains coronavirus, notamment les virus qui causent le syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS) et la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) .

Voir également

Les références

Liens externes