ALVÉOLES PULMONAIRES: CARACTÉRISTIQUES, FONCTIONS, ANATOMIE - ANATOMIE ET PHYSIOLOGIE - 2024

Les alvéoles pulmonaires sont de petits sacs situés dans les poumons des mammifères, entourés d'un réseau de capillaires sanguins. Au microscope, dans une alvéole, la lumière de l'alvéole et sa paroi, constituée de cellules épithéliales, peuvent être distinguées.

Ils contiennent également des fibres de tissu conjonctif qui leur confèrent leur élasticité caractéristique. Les cellules plates de type I et les cellules en forme de cube de type II peuvent être distinguées dans l'épithélium alvéolaire. Sa fonction principale est de faciliter les échanges gazeux entre l'air et le sang.

Au fur et à mesure du processus de respiration, l'air pénètre dans le corps par la trachée, où il se déplace vers une série de tunnels dans les poumons. À la fin de ce réseau complexe de tubes se trouvent les sacs alvéolaires, où l'air entre et est absorbé par les vaisseaux sanguins.

Déjà dans le sang, l'oxygène de l'air est séparé du reste des composants, comme le dioxyde de carbone. Ce dernier composé est éliminé du corps par le processus d'expiration.

Caractéristiques générales

À l'intérieur des poumons, il y a un tissu à texture spongieuse composé d'un nombre assez élevé d'alvéoles pulmonaires: de 400 à 700 millions dans les deux poumons d'un humain adulte en bonne santé. Les alvéoles sont des structures en forme de sac recouvertes à l'intérieur d'une substance collante.

Chez les mammifères, chaque poumon contient des millions d'alvéoles, étroitement associées au réseau vasculaire. Chez l'homme, la surface des poumons est comprise entre 50 et 90 m ² et contient 1000 km de capillaires sanguins.

Ce nombre élevé est essentiel pour assurer la prise d'oxygène requise et ainsi pouvoir se conformer au métabolisme élevé des mammifères, principalement dû à l'endothermie du groupe.

Système respiratoire chez les mammifères

L'air entre par le nez, en particulier par les «narines»; Cela passe dans la cavité nasale et de là aux narines internes reliées au pharynx. Ici convergent deux voies: la respiratoire et la digestive.

La glotte s'ouvre au larynx puis à la trachée. Celui-ci est divisé en deux bronches, une dans chaque poumon; à leur tour, les bronches se divisent en bronchioles, qui sont des tubes plus petits et mènent aux canaux alvéolaires et aux alvéoles.

Caractéristiques

La fonction principale des alvéoles est de permettre les échanges gazeux, vitaux pour les processus respiratoires, permettant à l'oxygène de pénétrer dans la circulation sanguine pour être transporté vers les tissus du corps.

De la même manière, les alvéoles pulmonaires participent à l'élimination du dioxyde de carbone du sang lors des processus d'inhalation et d'expiration.

Anatomie

Les alvéoles et les canaux alvéolaires sont constitués d'un endothélium monocouche très mince qui facilite l'échange de gaz entre l'air et les capillaires sanguins. Ils ont un diamètre approximatif de 0,05 et 0,25 mm, entourés de boucles capillaires. Ils sont de forme arrondie ou polyédrique.

Entre chaque alvéole consécutive se trouve le septum interalvéolaire, qui est la paroi commune entre les deux. Le bord de ces septa forme les anneaux basaux, formés par les cellules musculaires lisses et recouverts par l'épithélium cuboïde simple.

À l'extérieur d'une alvéole se trouvent les capillaires sanguins qui, avec la membrane alvéolaire, forment la membrane alvéolaire-capillaire, la région où se déroule l'échange de gaz entre l'air qui pénètre dans les poumons et le sang dans les capillaires.

En raison de leur organisation particulière, les alvéoles pulmonaires rappellent un nid d'abeille. Ils sont constitués à l'extérieur d'une paroi de cellules épithéliales appelées pneumocytes.

Accompagnant la membrane alvéolaire se trouvent des cellules responsables de la défense et du nettoyage des alvéoles, appelées macrophages alvéolaires.

Types de cellules dans les alvéoles

La structure des alvéoles a été largement décrite dans la littérature et comprend les types de cellules suivants: type I qui intervient dans les échanges gazeux, type II avec fonctions sécrétoires et immunitaires, cellules endothéliales, macrophages alvéolaires qui participent à défense et fibroblastes interstitiels.

Cellules de type I

Les cellules de type I se caractérisent par le fait qu'elles sont incroyablement minces et plates, probablement pour faciliter les échanges gazeux. On les retrouve dans environ 96% de la surface des alvéoles.

Ces cellules expriment un nombre important de protéines, dont T1-α, l'aquaporine 5, des canaux ioniques, des récepteurs d'adénosine et des gènes de résistance à divers médicaments.

La difficulté d'isoler et de cultiver ces cellules a empêché leur étude approfondie. Cependant, une fonction possible d'homochèse dans les poumons est soulevée, comme le transport des ions, de l'eau et la participation au contrôle de la prolifération cellulaire.

La manière de surmonter ces difficultés techniques est d'étudier les cellules par des méthodes moléculaires alternatives, appelées puces à ADN. En utilisant cette méthodologie, il a été possible de conclure que les cellules de type I sont également impliquées dans la protection contre les dommages oxydatifs.

Cellules de type II

Les cellules de type II sont de forme cuboïdale et sont généralement situées dans les coins des alvéoles chez les mammifères, se trouvant dans seulement 4% de la surface alvéolaire restante.

Ses fonctions comprennent la production et la sécrétion de biomolécules telles que les protéines et les lipides qui constituent des surfactants pulmonaires.

Les tensioactifs pulmonaires sont des substances composées principalement de lipides et d'une petite portion de protéines, qui aident à réduire la tension superficielle des alvéoles. Le plus important est la dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC).

Les cellules de type II sont impliquées dans la défense immunitaire des alvéoles, sécrétant divers types de substances telles que les cytokines, dont le rôle est le recrutement de cellules inflammatoires dans les poumons.

En outre, dans plusieurs modèles animaux, il a été montré que les cellules de type II sont responsables de maintenir l'espace alvéolaire exempt de fluides et sont également impliquées dans le transport du sodium.

Fibroblastes interstitiels

Ces cellules sont en forme de fuseau et caractérisées par de longues extensions d'actine. Sa fonction est la sécrétion de la matrice cellulaire dans l'alvéole pour maintenir sa structure.

De la même manière, les cellules peuvent gérer le flux sanguin, le réduisant le cas échéant.

Macrophages alvéolaires

Les alvéoles abritent des cellules aux propriétés phagocytaires dérivées de monocytes sanguins appelés macrophages alvéolaires.

Ceux-ci sont chargés d'éliminer par le processus de phagocytose les particules étrangères qui sont entrées dans les alvéoles, telles que la poussière ou les microorganismes infectieux tels que Mycobacterium tuberculosis. De plus, ils engloutissent les cellules sanguines qui pourraient pénétrer dans les alvéoles en cas d'insuffisance cardiaque.

Ils se caractérisent par la présentation d'une couleur brune et d'une série d'extensions variées. Les lysosomes sont assez abondants dans le cytoplasme de ces macrophages.

Le nombre de macrophages peut augmenter si le corps a une maladie liée au cœur, si l'individu utilise des amphétamines ou par l'usage de cigarettes.

Pores de Kohn

Il s'agit d'une série de pores situés dans les alvéoles situées dans les cloisons interalvéolaires, qui communiquent une alvéole avec une autre et permettent la circulation de l'air entre elles.

Comment se déroule l'échange de gaz?

L'échange gazeux entre l'oxygène (O ₂) et le dioxyde de carbone (CO ₂) est le principal objectif des poumons.

Ce phénomène se produit dans les alvéoles pulmonaires, où le sang et les gaz se rencontrent à une distance minimale d'environ un micron. Ce processus nécessite deux conduits ou canaux correctement pompés.

L'un d'eux est le système vasculaire du poumon, entraîné par la région droite du cœur, qui envoie du sang veineux mélangé (composé de sang veineux du cœur et d'autres tissus par retour veineux) vers la région où il se produit en échange.

Le deuxième canal est l'arbre trachébronchique, dont la ventilation est entraînée par les muscles impliqués dans la respiration.

En général, le transport de tout gaz est régi principalement par deux mécanismes: la convection et la diffusion; le premier est réversible, tandis que le second ne l'est pas.

Échange de gaz: pressions partielles

Lorsque l'air pénètre dans le système respiratoire, sa composition change, devenant saturée de vapeur d'eau. En atteignant les alvéoles, l'air se mélange à l'air qui restait du cercle respiratoire précédent.

Grâce à cette combinaison, la pression partielle de l'oxygène baisse et celle du dioxyde de carbone augmente. La pression partielle d'oxygène étant plus élevée dans les alvéoles que dans le sang qui pénètre dans les capillaires du poumon, l'oxygène pénètre dans les capillaires par diffusion.

De même, la pression partielle du dioxyde de carbone est plus élevée dans les capillaires des poumons, par rapport aux alvéoles. Par conséquent, le dioxyde de carbone passe dans les alvéoles par un simple processus de diffusion.

Transport des gaz des tissus au sang

L'oxygène et des quantités importantes de dioxyde de carbone sont transportés par des «pigments respiratoires», dont l'hémoglobine, qui est la plus populaire parmi les groupes de vertébrés.

Le sang responsable du transport de l'oxygène des tissus vers les poumons doit également transporter le dioxyde de carbone des poumons.

Cependant, le dioxyde de carbone peut être transporté par d'autres voies, il peut être transmis par le sang et se dissoudre dans le plasma; en outre, il peut se diffuser vers les érythrocytes sanguins.

Dans les érythrocytes, la majeure partie du dioxyde de carbone est convertie en acide carbonique par l'enzyme anhydrase carbonique. La réaction se produit comme suit:

CO ₂ + H ₂ O ↔ H ₂ CO ₃ ↔ H ⁺ + HCO ₃ ^-

Les ions hydrogène de la réaction se combinent avec l'hémoglobine pour former la désoxyhémoglobine. Cette union évite une diminution soudaine du pH dans le sang; en même temps, la libération d'oxygène se produit.

Les ions bicarbonate (HCO ₃ ^-) quittent l'érythrocyte par un échange d'ions chlore. Contrairement au dioxyde de carbone, les ions bicarbonate peuvent rester dans le plasma grâce à leur solubilité élevée. La présence de dioxyde de carbone dans le sang provoquerait une apparence similaire à celle d'une boisson gazeuse.

Transport des gaz du sang vers les alvéoles

Comme indiqué par les flèches dans les deux sens, les réactions décrites ci-dessus sont réversibles; c'est-à-dire que le produit peut redevenir les réactifs initiaux.

Dès que le sang atteint les poumons, le bicarbonate pénètre à nouveau dans les cellules sanguines. Comme dans le cas précédent, pour que l'ion bicarbonate entre, un ion chlore doit sortir de la cellule.

A ce moment, la réaction se produit dans le sens inverse avec la catalyse de l'enzyme anhydrase carbonique: le bicarbonate réagit avec l'ion hydrogène et est reconverti en dioxyde de carbone, qui diffuse vers le plasma et de là vers les alvéoles.

Inconvénients des échanges gazeux dans les poumons

Les échanges gazeux ne se produisent que dans les alvéoles et les canaux alvéolaires, qui sont situés à l'extrémité des branches du tube.

Pour cette raison, nous pouvons parler d'un «espace mort», où l'air passe dans les poumons mais où l'échange de gaz n'a pas lieu.

Si nous le comparons à d'autres groupes d'animaux, comme les poissons, ils ont un système d'échange de gaz à voie unique très efficace. De même, les oiseaux ont un système de sacs aériens et de parabronchi où l'échange d'air se produit, augmentant l'efficacité du processus.

La ventilation humaine est si inefficace que dans une nouvelle inspiration, seul un sixième de l'air peut être remplacé, laissant le reste de l'air emprisonné dans les poumons.

Pathologies associées aux alvéoles

Éphysème pulmonaire

Cette condition se compose des dommages et de l'inflammation des alvéoles; par conséquent, le corps n'est pas en mesure de recevoir de l'oxygène, provoque la toux et rend difficile la récupération de la respiration, en particulier lors d'activités physiques. L'une des causes les plus courantes de cette pathologie est le tabagisme.

Pneumonie

La pneumonie est causée par une infection bactérienne ou virale des voies respiratoires et provoque un processus inflammatoire avec la présence de pus ou de liquides à l'intérieur des alvéoles, empêchant ainsi l'apport d'oxygène, provoquant de graves difficultés respiratoires.

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