HISTOLOGIE DE L’APPAREIL RESPIRATOIRE

I - Introduction Rôle essentiel dans l’hématose +++ 3 parties Voies aériennes : conduction de l’air Alvéoles pulmonaires : Vaste surface d’échange entre l’air et le sang Séreuse pleurale

HISTOLOGIE DE L’APPAREIL RESPIRATOIRE I – Introduction II - Systématisation de l’appareil respiratoire III - La muqueuse respiratoire IV – Les voies aériennes supérieures V – Les voies aériennes profondes VI – Le lobule pulmonaire VII – La vascularisation pulmonaire VIII – Histophysiologie IX – La plèvre

II - Systématisation de l’appareil respiratoire A - Voies aériennes extra-pulmonaires Voies Aériennes Supérieures Fosses nasales (1, 2, 3) Pharynx (13, 14) Larynx (6) Voies aériennes extra-pulmonaires profondes: Trachée(7) Bronches souches (8) B - Voies aériennes intra-pulmonaires : Bronches cartilagineuses (9) Bronchioles intra-lobulaires (11) C – Parenchyme pulmonaire : canal alvéolaire (10) alvéoles (12) D – Séreuse pleurale Feuillet viscéral (16) Feuillet pariétal (15)

II - Systématisation de l’appareil respiratoire - Epithélium de type respiratoire : cylindrique pseudostratifié (Fosses nasales  plus petites bronches cartilagineuses) Epithélium malpighien non kératinisé (voile du palais, oropharynx, épiglotte et cordes vocales)

III - La muqueuse respiratoire A – Structure histologique Epithélium cylindrique pseudo-stratifié Membrane basale Chorion Glandes séro-muqueuses ++ Formations lymphoïdes Vaisseaux ++ Nerfs ++ Ep Bronche sus-lobulaire Fosses nasales Pseudo-stratifié

III - La muqueuse respiratoire A – Structure histologique 1 – Epithélium respiratoire 4 types de cellules épithéliales

III - La muqueuse respiratoire A – Structure histologique 1 – Epithélium respiratoire 1. 1 – cellules ciliées Les plus nombreuses Cils au pôle apical

III - La muqueuse respiratoire A – Structure histologique 1 – Epithélium respiratoire 1. 1 – cellules ciliées 200 à 300 cils par cellule 4 à 5 µm de haut Mouvements synchrones : 15 à 20 batt/s En direction du pharynx

III - La muqueuse respiratoire A – Structure histologique 1 – Epithélium respiratoire 1. 2 – cellules caliciformes 1 cell caliciforme pour 4 à 5 cellules ciliées Mucus visqueux, gluant (Glycoprot, GAG) PAS + et Bleu Alcian +

III - La muqueuse respiratoire A – Structure histologique 1 – Epithélium respiratoire 1. 3 – cellules neuroendocrines (SED) ? Ac anti-chromogranine A *Chromogranines *Synaptophysine Rares, entoblastiques MET : granules denses aux e-, neurosécrétoires (amines* et polypeptides) Identifiables par des colorations spéciales aux sels d’Ag et par immunohistochimie Régulation locale des FML

III - La muqueuse respiratoire A – Structure histologique 1 – Epithélium respiratoire 1. 4 – cellules de remplacement Indifférenciées Renouvellement des cellules ciliées, mucosécrétantes et neuroendocrines

III - La muqueuse respiratoire A – Structure histologique 2 – Chorion Tissu conjonctif (F él ++ disposition long // à l’axe de conduction = réseau continu) Formations lymphoïdes (BALT : amas de lymphocytes) Glandes séro-muqueuses tubulo-acineuses

Acinus muqueux Mucus gluant (GAG) Acinus séreux Matériel protéique fluide Acinus séro-muqueux

Cellules muqueuses positives au Bleu alcian

III - La muqueuse respiratoire B – Fonctions 1 - Epuration de l’air inspiré : rôle du tapis roulant muco-ciliaire (pharynx, 20 mm/min): Phase profonde fluide occupant la hauteur des cils Phase superficielle épaisse gluante Dyskinésies ciliaires primitives (cils immobiles) Infections naso-sinusiennes précoces et bronchiques conduisant à une dilatation des bronches 2 – Humidification et réchauffement de l’air inspiré 3 - Défense immunitaire (BALT)

III - La muqueuse respiratoire C – Métaplasie malpighienne Ex : tabagisme -  cell ciliées et  cell caliciformes : bronchite chronique (expectoration et toux) Remplacement de l’épithélium respiratoire (A) par un épithélium de revêtement, malpighien(B) : Métaplasie malpighienne Winterhalder R C et al. Ann Oncol 2004;15:185-196

puis des lésions cancéreuses : carcinomes malpighiens (F) Sur cet épithélium en métaplasie malpighienne peuvent se développer des lésions pré-cancéreuses : dysplasies de sévérité croissante(C, D,E) puis des lésions cancéreuses : carcinomes malpighiens (F) Figure 1. Histology of bronchial epithelium. Grades of dysplasia in bronchial epithelium. (A) Normal two-layered epithelium; (B) squamous metaplasia; (C) mild dysplasia; (D) moderate dysplasia; (E) severe dysplasia; (F) carcinoma in situ. Winterhalder R C et al. Ann Oncol 2004;15:185-196

IV – Les voies aériennes supérieures Fosses nasales (1, 2, 3) Pharynx (13, 14) Larynx (6)

IV – Les voies aériennes supérieures A – Les fosses nasales Orifice narinaire vestibule Cornets sup, moyen et inf =  de la surf Ecoulement tourbillonaire de l’air Armature ostéocartilagineuse Coexistence de 3 types de muqueuse : respiratoire, olfactive et vestibulaire

IV – Les voies aériennes supérieures A – Les fosses nasales 1 – La muqueuse vestibulaire Epithélium pavimenteux pluristratifié non kératinisé Le chorion renferme des follicules pileux vestibule Orifice narinaire

IV – Les voies aériennes supérieures A – Les fosses nasales 2 – Particularités de la muqueuse respiratoire De l’épithélium : - richesse en cellules ciliées Du chorion : - chorion très riche en glandes séro-muqueuses (séreuses ++) - Hypervascularisé : lacs sanguins - Riche en lymphocytes et polynucléaires éosinophiles Rhinite allergique Lacs sanguins++ Cornet moyen

IV – Les voies aériennes supérieures A – Les fosses nasales 3 – La muqueuse olfactive Caractères généraux Toit des FN : face nasale de la lame criblée de l’ethmoïde, déborde légèrement sur la cloison nasale et les parois latérales des FN Epithélium neurosensoriel responsable de l’olfaction et de la perception des composantes subtiles du goût Epithélium olfactif repose sur un chorion richement vascularisé et innervé renfermant des glandes de Bowman tubulo-acineuses simples à sécrétion séreuse

IV – Les voies aériennes supérieures A – Les fosses nasales 3 – La muqueuse olfactive L’épithélium olfactif Epithélium cylindrique pseudo-stratifié Trois types de cellules : - cellules basales - cellules sus-tentaculaires - cellules olfactives réceptrices : neurones bipolaires

Epithélium olfactif Chorion : Glandes de Bowman

Cellule sustentaculaire Régénération Produit de sécrétion des Gl de Bowman + mucus = gel Contact étroit et prolongé entre substances olfactives et cils Cellule olfactive Cellule sustentaculaire Cyl à PB étroit Ny 1/3 sup Microvill ++ Pig cyto jaune-brun Soutien Cellule basale Glandes de Bowman Tubulo-acineuse séreuse Filets nerveux olfactifs Connexions dans le bulbe olfactif (d’après Histologie Humaine, Stevens and Lowe)

IV – Les voies aériennes supérieures B – Le pharynx Carrefour aéro-digestif : Nasopharynx : muqueuse en contact qu’avec l’air  épithélium respiratoire Oropharynx : muqueuse en contact avec l’air et le bol alimentaire  épithélium malpighien non kératinisé

IV – Les voies aériennes supérieures B – Le pharynx Nombreuses formations lymphoïdes situées dans le chorion : Amygdale linguale (1) Amygdales palatines (2) Amygdales pharyngées (3) Amygdales tubaires (4) (3) (4) (2) (1)

IV – Les voies aériennes supérieures B – Le pharynx Epithélium respiratoire Epithélium malpighien non kératinisé cryptes MB Chorion : Lympho +++ Lymphocytes Végétations adénoïdes Amygdale palatine

IV – Les voies aériennes supérieures C – Le larynx Phonation Armature fibro-myo-cartilagineuse E VC FC Muqueuse de type respiratoire SAUF : - face sup de l’épiglotte (axe digestif) - Vraies cordes vocales  Épithélium malpighien non kératinisé Ventricule de Morgagni

IV – Les voies aériennes supérieures C – Le larynx Vraie corde vocale (épithélium malpighien) Fausse corde vocale (épithélium respiratoire) Avec l’âge apparition d’îlots de métaplasie malpighienne Muscle vocal Fragilité de la muqueuse des CV (++ terrain prédisposé) Endoscopie devant enrouement persistant plus de 7 j à partir de 30 ans

V – Les voies aériennes profondes A – Trachée et bronches souches 1 – caractères généraux Trachée : 10-12 cm de long 1,5 – 2 cm de Ø 15 à 20 arceaux cartilagineux incomplets

V – Les voies aériennes profondes A – Trachée et bronches souches 2 – structure histologique Av 1 : muqueuse respiratoire 2 : glandes séro-muqueuses 3 : anneau incomplet de cartilage hyalin 4 : adventice 5 : muscle lisse trachéal Arr 5 Coupe transversale de trachée

Couche fibromyocartilagineuse Epithélium respiratoire Membrane basale Chorion FE++ // Glandes séreuses, muqueuses, séro-muqueuses Couche fibromyocartilagineuse Adventice Coupe transversale de trachée

V – Les voies aériennes profondes B – Systématisation de l’appareil respiratoire T BLS BSD D G BSG BLS Carène Épithélium malpighien BLM BLI BLI Division dichotomique 23 div Division de l’AP

V – Les voies aériennes profondes B – Systématisation de l’appareil respiratoire Segmentation anatomique pulmonaire Si obstruction bronchique : atélectasie du territoire ventilé en aval Possibilité de résections chirurgicales segmentaires, lobaires

V – Les voies aériennes profondes B – Systématisation de l’appareil respiratoire A la dernière division bronchique extra-lobulaire est appendue un petit territoire de parenchyme pulmonaire appelé lobule Bronchioles 1 à 2 cm Acini pulmonaires Cloison fibreuse inter-lobulaire

V – Les voies aériennes profondes C – Bronches cartilagineuses 1 – caractères généraux Intra-pulmonaires (br lobaires  br sus-lobulaires) Diam variable (cm  mm) Structure identique : muqueuse respiratoire reposant sur une couche fibro-myo-cartilagineuse

V – Les voies aériennes profondes C – Bronches cartilagineuses 2 – structure histologique Faisceaux de FML orientation oblique bidirectionnelle Îlots discontinus de cartilage hyalin Gl séro-muqueuses Coupe transversale d’une bronche cartilagineuse L’épithélium renferme les 4 types de cell

Coupe transversale d’une bronche cartilagineuse Faisceaux de FML orientation oblique bidirectionnelle Art pulm Îlots discontinus de cartilage hyalin Gl séro-muqueuses Coupe transversale d’une bronche cartilagineuse

V – Les voies aériennes profondes C – Bronches cartilagineuses 2 – structure histologique A mesure que l’on avance dans la division bronchique : Diminution prog de l’épaisseur de l’épithélium : pseudo-stratifié  cylindrique simple Raréfaction du chorion en : glandes séro-muqeuses îlots lymphoïdes cartilage hyalin

VI – Le lobule pulmonaire Territoire de parenchyme pulmonaire de 1-2 cm, non disséquable, appendu à une bronche sus-lobulaire Bronchiole intra-lobulaire 6 à 7 div Bronche sus-lobulaire Acini pulmonaires Bronchiole terminale

VI – Le lobule pulmonaire 1 - Squelette conjonctif Bronchiole intra-lobulaire 6 à 7 div Bronche sus-lobulaire Acini pulmonaires Bronchiole terminale Cloisons conjonctives péri-lobulaires F coll et él Plus épaisses chez l’enfant Paquet broncho-artériel (hile lobulaire)

VI – Le lobule pulmonaire 2 – Bronchioles intra-lobulaires Bronchiole intra-lobulaire 6 à 7 div Bronche sus-lobulaire Acini pulmonaires Bronchiole terminale Diamètre de 1 à 1/10 mm Division bronchiolaire accompagnée d’une division d’une branche de l’Art pulm Disparition des îlots cartilagineux et des glandes séro-muqueuses Epithélium cubique simple

VI – Le lobule pulmonaire 2 – Bronchioles intra-lobulaires Muqueuse Musculeuse Adventice Muqueuse bronchiolaire Faisceaux de FML à disposition Circulaire = Muscle de Reissessen Epithélium cubique simple : Cellules ciliées (6) Cellules de Clara (5) Cellules de remplacement Cellules neuroendocrines Chorion très mince Fx de F él, élts lymphoïdes Absence de gl séro-muqueuses Absence de cartilage hyalin Coupe transversale d’une bronchiole intra-lobulaire

VI – Le lobule pulmonaire Br de div AP 2 – Bronchioles intra-lobulaires Lumière festonnée (muq soulevée par des fx de FE) Epithélium cubique simple (4 types de cell) Muscle de Reissessen Epithélium cubique simple : Cellules ciliées (6) Cellules de Clara (5) Cellules de remplacement Cellules neuroendocrines Coupe transversale d’une bronchiole intra-lobulaire

VI – Le lobule pulmonaire 2 – Bronchioles intra-lobulaires Cellules de Clara Cell ni ciliée ni mucosécrétante PA bombé en dôme 3 cell ciliées/2 cell de Clara Nbses mitoch, granules de séc° Oxydases, antiprotéases Rôles Participe à la production d’un film protecteur de l’épithélium bronchiolaire et alvéolaire +++ Protection contre les toxines et carcinogènes inhalés (oxydases) Protection contre l’emphysème (antiprotéases)

VI – Le lobule pulmonaire 3 – Acinus et canal alvéolaire = unité respiratoire Chaque BRONCHIOLE TERMINALE se divise en 2 à 3 BRONCHIOLES RESPIRATOIRES = zone de transition entre voies aériennes et surface d’échange alvéolaire L’ACINUS correspond à tout le territoire dilaté alvéolisé tributaire d’une bronchiole respiratoire Bronchiole intra-lobulaire 6 à 7 div Bronche sus-lobulaire Acini pulmonaires Bronchiole terminale

VI – Le lobule pulmonaire 3 – Acinus et canal alvéolaire = unité respiratoire Chaque BRONCHIOLE TERMINALE * se divise en 2 à 3 BRONCHIOLES RESPIRATOIRES * = zone de transition entre voies aériennes et surface d’échange alvéolaire L’ACINUS correspond à tout le territoire dilaté alvéolisé tributaire d’une bronchiole respiratoire * *

VI – Le lobule pulmonaire 3 – Acinus et canal alvéolaire = unité respiratoire Chaque BRONCHIOLE TERMINALE * se divise en 2 à 3 BRONCHIOLES RESPIRATOIRES * = zone de transition entre voies aériennes et surface d’échange alvéolaire L’ACINUS correspond à tout le territoire dilaté alvéolisé tributaire d’une bronchiole respiratoire * *

VI – Le lobule pulmonaire 3 – Acinus et canal alvéolaire = unité respiratoire a – éléments constitutifs Chaque bronchiole terminale (1) se divise en 2 à 3 bronchioles respiratoires (2) L’acinus comprend : Un CANAL ALVÉOLAIRE CENTRAL (6) ou atrium dont la paroi de type bronchiolaire est interrompue par l’abouchement Des ALVÉOLES (3) = zone de l’hématose riche en capillaires sanguins (5) (4) BOURRELET RESPIRATOIRE = zone de muqueuse bronchiolaire entre les abouchements des alvéoles

VI – Le lobule pulmonaire 3 – Acinus et canal alvéolaire = unité respiratoire b – Les alvéoles Caractères généraux 300 millions d’alvéoles, surface alvéolaire de 100 m2 200 µm de diam à 10 ans Evaginations en forme de sacs à paroi extrèmement fine Réseau de fibres élastiques (extensibilité) et de fibres réticulées (évite une surdistension) image du filet de basket contenant un ballon de baudruche que l’on gonfle

VI – Le lobule pulmonaire 3 – Acinus et canal alvéolaire = unité respiratoire b – Les alvéoles Structure histologique de la cloison inter-alvéolaire 5 à 15 µm d’épaisseur Macrophages alvéolaires Pores de KOHN 1 à 12 µm Ø Réseau conjonctif interstitiel Capillaires sanguins Epithélium pavimenteux

VI – Le lobule pulmonaire 3 – Acinus et canal alvéolaire = unité respiratoire b – Les alvéoles Structure histologique de la cloison inter-alvéolaire Le réseau conjonctif interstitiel (tissu septal): Peu abondant Réseau de fibres élastiques et fibres de réticuline (entourant les capillaires) Histiocytes  macrophages alvéolaires macrophages HE Imprégnation argentique

VI – Le lobule pulmonaire 3 – Acinus et canal alvéolaire = unité respiratoire b – Les alvéoles Structure histologique de la cloison inter-alvéolaire Les capillaires alvéolaires : Très nombreux Réseau très dense (95 m2) 8 à 15 µm de Ø De type continu Se fond avec la MB de l’épithélium alvéolaire

VI – Le lobule pulmonaire 3 – Acinus et canal alvéolaire = unité respiratoire b – Les alvéoles Structure histologique de la cloison inter-alvéolaire L’épithélium alvéolaire : 2 types de cellules : - pneumocytes de type I ou membraneux - pneumocytes de type II ou globuleux Pneumocyte de type I Cellule endothéliale Fibroblaste septal Pneumocyte de type II

VI – Le lobule pulmonaire 3 – Acinus et canal alvéolaire = unité respiratoire b – Les alvéoles Structure histologique de la cloison inter-alvéolaire L’épithélium alvéolaire : - pneumocytes de type I ou membraneux cellule très étalée, très aplatie (90 % de la surf alv) desmosomes et jcts serrées entre I et II échanges gazeux ++ Pneumocyte de type I Cellule endothéliale Fibroblaste septal Pneumocyte de type II

VI – Le lobule pulmonaire 3 – Acinus et canal alvéolaire = unité respiratoire b – Les alvéoles Structure histologique de la cloison inter-alvéolaire L’épithélium alvéolaire : - pneumocytes de type II ou globuleux 3 P II pour 1 P I, se divisent  P II et se différencient en PI Pneumocyte de type I Cellule endothéliale Fibroblaste septal Pneumocyte de type II MET

VI – Le lobule pulmonaire 3 – Acinus et canal alvéolaire = unité respiratoire b – Les alvéoles Structure histologique de la cloison inter-alvéolaire L’épithélium alvéolaire : - pneumocytes de type II ou globuleux 3 P II pour 1 P I, se divisent  P II et se différencient en PI Granules de sécrétion d’aspect lamellaire* excrétés au PA Surfactant pulmonaire Cytokines Pneumocyte de type I Cellule endothéliale Fibroblaste septal Pneumocyte de type II * MET

Enroulements sphériques PL ++

VI – Le lobule pulmonaire 3 – Acinus et canal alvéolaire = unité respiratoire b – Les alvéoles Le film liquidien alvéolaire En continuité avec le film bronchique et bronchiolaire 25 nm d’épaisseur 2 phases : - profonde (20 nm) : sécrétion des cellules de CLARA et transsudat - superficielle (5 nm ): surfactant pulmonaire sécrété par les pneumocytes de type II (PL, apoprotéines et des aquaporines) Rôle :  des forces de tension superficielles (favorise l’expansion à l’ In et empêche l’accolement des cloisons à l’Ex)

VI – Le lobule pulmonaire 3 – Acinus et canal alvéolaire = unité respiratoire b – Les alvéoles Structure histologique de la cloison inter-alvéolaire Le film liquidien alvéolaire Apparition des pneumocytes II à 28 SA Entre 28 SA et le terme, la quantité de surfactant peut être insuffisante →risque de collapsus alvéolaire qui endommage les pneumocytes I →Maladie des membranes hyalines

VI – Le lobule pulmonaire 3 – Acinus et canal alvéolaire = unité respiratoire b – Les alvéoles Ex : hémosidérine Les macrophages alvéolaires : Libres dans la lumière des alvéoles Elimination de particules, de bactéries, d’excès de surfactant Cytoplasme chargés de pigments

VII – Vascularisation 1 – Vascularisation fonctionnelle Branches de division de l’Artère pulmonaire (enrichi en CO2) suivent les divisions bronchiques = axe broncho-artériel Acinus = capillaires alvéolaires 90 % PA faible : lumière de l’AP large et paroi peu épaisse 2 – Vascularisation nutritionnelle Branches de division de l’Aorte (A. lobaires, segmentaires ..) Suit l’axe broncho-artériel et donne des Vx nourriciers Lobule = anastomose avec circ pulmonaire 10 %

VIII – Histophysiologie 1 – Barrière alvéolo-capillaire 100 m2 de surface alvéolaire et 95 m2 de surface capillaire Epaisseur très mince 0,1 à 1,5 µm Constituée de : Surfactant Pneumocyte I MB fusionnées Cellule endothéliale

VIII – Histophysiologie 2 – Elasticité pulmonaire Etirement du parenchyme à l’In et retour à l’état antérieur à l’Ex Réseau continu de fibres élastiques (voies aériennes, cloisons inter-lobulaires, plèvre) Propriétés du surfactant qui forme le film alvéolaire

VIII – Histophysiologie 3 – Fonction non respiratoire du poumon Rôle d’épuration, de détoxication par les capillaires sanguins → élimination de l’alcool (alcootest)

VIII – Histophysiologie 4 – Exs de pathologies a – Fibrose pulmonaire Remplacement de Fél par des F coll → dim de l’élasticité b – Emphysème Fragmentation de F él → fusion d’alvéoles = « bulles » fct de ventilation normale compromise Bulle d’emphysème Alvéole normal

VIII – Histophysiologie 4 – Exs de pathologies c – Maladie des membranes hyalines Tableau de détresse respiratoire chez nn prématuré secondaire à un déficit en surfactant Rétraction des alvéoles = atélectasie Administration de corticoïdes : synthèse de surfactant

VIII – Histophysiologie 4 – Exs de pathologies d – Embolie pulmonaire Arrêt de la vascularisation d’un territoire pulmonaire secondaire à l’obstruction d’une br de l’artère pulm par un thrombus. Apparition des signes cliniques après 15 h (durée de vie du surfactant) liés à une atélectasie qui sera alors radio-visible (∆)

IX – La plèvre Séreuse d’origine mésoblastique Deux feuillets : Pariétal (15) viscéral (16)

IX – La plèvre 1 – Structure histologique Mésothélium Membrane basale Couche conjonctive riche en fibres élastiques Couche sous-pleurale (Vx lymphatiques++) Cloisons inter-lobulaires Cavité pleurale

IX – La plèvre 2 – Histophysiologie Cavité pleurale virtuelle : Film liquidien pleural de 20 µm riche en polysacch Pression inférieure à la Patm = vide pleural En l’absence de vide : rétraction du poumon

IX – La plèvre 3 – Exs de pathologies - Pleurésie : frottement pleural Douleur aux mvts insp et toux - Epanchements pleuraux : Liquidiens : infl, tumoral, vasculaire Ponction à l’aiguille → métastases pleurales Aériens : pneumothorax Traumatique : fracture de côte Spontanée : rupture d’une bulle d’emphysème sous-pleurale Historique thérapeutique : tuberculose