La clairance des voies aériennes dans le poumon normal
Le poumon normal est débarrassé de la pollution, de la poussière et des particules étrangères par plusieurs mécanismes (Fig. 1) dont :
l’escalator mucociliaire, également appelé clairance mucociliaire (MCC)
Toux
macrophages alvéolaires
Fig. 1 Mécanismes de défense des voies respiratoires
Escalateur mucociliaire
En temps normal, environ 20 à 30 ml de sécrétions sont produits par les voies respiratoires chaque jour. Ces sécrétions, nécessaires pour protéger les voies respiratoires des particules étrangères, sont éliminées par l’escalator muco-ciliaire et avalées. Si la quantité de mucus dépasse cette quantité, une toux est nécessaire pour dégager les voies respiratoires de ce mucus.
L’escalator muco-ciliaire couvre la plupart des bronches, des bronchioles et du nez. Il est composé de deux parties fondamentales :
Les cellules gobelets productrices de mucus :
Le film muqueux normal comporte deux couches : la couche de sol et la couche de gel (figure 2). La couche de gel superficielle, produite par les cellules de gobelet, est une substance mucoïde collante qui contient des produits chimiques, des anticorps et des cellules immunitaires pour détruire toute bactérie et tout virus. Cela permet de protéger les cellules sous-jacentes et la nature collante aide au piégeage et à l’élimination des particules étrangères inhalées.
Fig. 2Manchette des voies respiratoires
Épithélium cilié:
L’épithélium de la paroi bronchique est tapissé de structures microscopiques ressemblant à des cheveux, appelées cils, qui sont entourées d’une fine pellicule de fluide, appelée couche de sol. Ces cils mobiles ont un mouvement de battement continu et rythmique qui pousse les sécrétions des voies aériennes périphériques vers les voies aériennes centrales, via la trachée, jusqu’à la gorge où elles sont avalées ou expectorées (d’où le terme « escalator »).
Cette couche est moins visqueuse que la couche de gel, ce qui permet aux cils de battre librement. Lors de la course vers l’avant, les pointes des cils entrent en contact avec la couche de gel, la propulsant ainsi vers l’aval, en direction de la bouche.
Ce mouvement du mucus se déplace à environ 1 mm par minute dans les voies respiratoires périphériques, dégageant le poumon sain en moins de 24 heures.
L’escalator mucociliaire est une barrière majeure contre les infections. Dans un poumon sain, les micro-organismes (environ 100 000 bactéries par jour) peuvent être efficacement éliminés par ce mécanisme.
Si l’escalator mucociliaire échoue, cela augmente le risque que les habitants normaux et potentiellement pathogènes, du nez, de la gorge et du fond de la bouche (nasopharynx), descendent dans le poumon. The upper airways are home to a diverse microbiota whereas the lower airways, in the healthy lung, are effectively sterile.
Factors inhibiting the mucociliary escalator include:
congenital defects of cilia such as Primary Cilial Dyskinesia (PCD)
cigarette smoke (causes paralysis of the cilia)
dust and pollution
inhalation of toxic gases such as sulphur dioxide (causes paralysis of the cilia)
chronic respiratory diseases such as bronchiectasis where there is damage to the epithelium and the cilia are destroyed
changes in the character of mucus, caused by disease or dehydration
volume of secretions so great that the system is overloaded (bronchiectasis, cystic fibrosis)
low levels of humidity (such as aircraft)
Cough
Cough, qui peut être initiée volontairement ou par réflexe, est une expiration explosive qui constitue un mécanisme de protection efficace normal pour débarrasser l’arbre trachéobronchique des sécrétions et des corps étrangers, des substances nocives et des infections du larynx, de la trachée et des bronches plus larges.
Pour produire une toux, la séquence suivante se produit :
inspiration
la glotte se ferme et les cordes vocales se contractent pour fermer le larynx et emprisonner l’air dans les poumons
les muscles abdominaux et intercostaux internes se contractent, ce qui augmente considérablement la pression intra thoracique
les cordes vocales se relâchent et la glotte s’ouvre, libérant l’air à plus de 160 km/h
le flux d’air rapide évacue les éventuels irritants fixés sur la paroi respiratoire
Avaler de grandes quantités de sécrétions peut provoquer des nausées, il est donc généralement recommandé de tousser dans un mouchoir. This also enables the patient to monitor the colour and quantity of their sputum and to be aware of the presence of any haemoptysis.
Alveolar macrophages
The mucociliary escalator does not extend to the alveoli. Particles deposited in this region are engulfed by macrophages on the surface of the alveoli. The foreign particles engulfed by these macrophages either move up to join the mucociliary escalator or escape via the lymphatic or venous system.
Normal macrophage activity can be impaired by:
cigarette smoke
alcohol
oxidant gases
alveolar hypoxia
radiation
corticosteroids