Chapitre 10 Système respiratoire
Les cellules corporelles ont besoin d’énergie pour toutes leurs activités chimiques. La plus grande partie de cette énergie provient de réactions chimiques ne se produisant qu’en présence d’oxygène (O2). Le principal produit de déchet de ces réactions est le dioxyde de carbone (CO2). Le système respiratoire fournit la voie suivie par l’oxygène atmosphérique pour pénétrer dans le corps, et la voie d’excrétion du dioxyde de carbone.
L’état de l’air atmosphérique pénétrant dans l’organisme varie considérablement en fonction de l’environnement extérieur par exemple, il peut être sec, froid, et contenant des particules de poussière, ou être humide et chaud. Au fur et à mesure de son déplacement dans les conduits aériens l’amenant aux poumons, l’air respiré est réchauffé ou refroidi pour atteindre la température corporelle, humidifié pour devenir saturé en vapeur d’eau, et nettoyé des particules de poussière, qui adhèrent au mucus revêtant les membranes épithéliales. Le sang fournit le système de transport d’O2 et de CO2 des poumons aux cellules corporelles. L’échange de gaz entre le sang et les poumons est appelé respiration externe, celui entre le sang et les cellules est appelé respiration interne. Les organes du système respiratoire sont :
Une vue d’ensemble de ces organes du système respiratoire est donnée dans la figure 10.1.
Nez et cavité nasale
Situation et structure
La cavité nasale est la première des voies respiratoires il s’agit d’une grande cavité irrégulière divisée en deux cavités égales par un septum (cloison). La partie postérieure, osseuse, du septum est formée par la lame perpendiculaire de l’ethmoïde et le vomer. En avant, la cloison est faite d’un cartilage hyalin (NdT : le cartilage septal) (Fig. 10.2).
La paroi médiale est représentée par le septum nasal.
Les parois latérales sont constituées par le maxillaire, l’ethmoïde et le cornet nasal inférieur (Fig. 10.3).
La paroi postérieure est formée par la paroi postérieure du pharynx.
Muqueuse nasale
La cavité nasale est bordée par un épithélium cylindrique cilié (muqueuse ciliée, voir Fig. 10.12, muqueuse respiratoire) très vascularisé, qui contient des cellules caliciformes sécrétant du mucus (p. 36). Cet épithélium s’unit à la peau au niveau des narines, et il s’étend en arrière dans la partie nasale du pharynx.
Orifices de la cavité nasale
Les orifices narinaires antérieurs sont, en avant, les ouvertures de la cavité nasale vers l’extérieur. Ils présentent des poils.
Les orifices narinaires postérieurs (NdT : les choanes), en arrière, font communiquer la cavité nasale avec le pharynx (NdT : plus précisément avec le nasopharynx).
Les sinus paranasaux sont des cavités dans des os de la face et du crâne, qui contiennent de l’air. Ils communiquent avec la cavité nasale par de très petites ouvertures. Ils sont bordés par une muqueuse en continuité avec celle de la cavité nasale. Les principaux sont :
Les sinus ont une fonction dans la phonation (NdT : ils servent de résonateurs) et ils allègent le crâne. Le canal lacrymonasal va, de chaque côté, du sac lacrymal à la cavité nasale, où il s’ouvre par un orifice situé au-dessous de l’implantation du cornet nasal inférieur (p. 214). Il draine les larmes.
Fonction respiratoire du nez
Le nez est la première des voies respiratoires suivies par l’air inspiré. Le nez débute le processus par lequel l’air est réchauffé, humidifié et filtré.
Les cornets, saillants (Fig. 10.3 et 10.4), accroissent la surface muqueuse, et ils entraînent des turbulences faisant que l’air inspiré est en contact avec la totalité de la surface de la cavité nasale. L’étendue de cette surface maximise le réchauffement, l’humidification et la filtration de l’air.
Réchauffement
Il est dû à la considérable vascularisation de la muqueuse. Celle-ci explique l’importance de la perte de sang quand un saignement nasal (épistaxis) se produit.
Filtration et nettoyage
Les poils des orifices narinaires piègent de grosses particules. Les petites particules telles que la poussière et les bactéries adhèrent au mucus. Celui-ci protège l’épithélium sous-jacent de l’irritation, et il empêche son dessèchement. Les battements synchronisés des cils transportent le mucus vers la gorge, où il est dégluti ou expectoré (toussé).
Sens de l’odorat
Le nez est l’organe de l’odorat (olfaction). Des terminaisons nerveuses localisées dans le toit de la cavité nasale, au niveau de la lame criblée de l’ethmoïde et du cornet nasal supérieur, détectent l’odeur. Elles sont stimulées par des substances chimiques libérées par des matériels odoriférants. Les signaux nerveux qui en résultent sont transportés par les nerfs olfactifs, et ils atteignent le cerveau, où la sensation d’odeur est perçue (p. 215).
Pharynx
Situation
Structures limitant le pharynx
En haut | – | la face inférieure de la base du crâne. |
En bas | – | le pharynx se continue par l’œsophage. |
En avant | – | la paroi du pharynx est incomplète, car des orifices le font communiquer avec le nez, la bouche et le larynx. |
En arrière | – | du tissu aréolaire du muscle non soumis à la volonté, et le corps des six premières vertèbres cervicales. |
Nasopharynx
La partie supérieure du pharynx (NdT : encore appelée rhinopharynx, cavum) est située derrière le nez, au-dessus du niveau du palais mou (NdT : voile du palais). Chaque paroi latérale présente l’orifice de la trompe auditive (p. 201), conduisant à l’oreille moyenne (NdT : caisse du tympan) homolatérale. La paroi postérieure présente les tonsilles (amygdales) pharyngiennes (adénoïdes), faites de tissu lymphoïde. Elles sont surtout importantes chez l’enfant jusqu’à l’âge d’environ 7 ans, puis elles s’atrophient progressivement.
Oropharynx
La partie orale du pharynx siège derrière la bouche, et va de la hauteur du palais mou jusqu’au niveau de la partie supérieure du corps de la troisième vertèbre cervicale. Chaque partie latérale du pharynx se continue avec le palais mou et forme deux replis (NdT : appelés autrefois piliers de l’amygdale). Entre chaque paire de replis se trouve une collection de tissu lymphoïde appelé tonsille palatine (NdT : ou amygdale).
Pendant la déglutition, les parties nasale et orale du pharynx sont séparées, par le palais mou, qui présente sur la ligne médiane un prolongement, l’uvule (NdT : ou luette).
Structure
Les parois du pharynx contiennent plusieurs types de tissus.
Muqueuse
Elle varie légèrement suivant la région. Dans le nasopharynx, elle est en continuité avec celle du nez, et elle est faite d’un épithélium cylindrique cilié dans l’oropharynx et le laryngopharynx, c’est un épithélium pavimenteux stratifié résistant, en continuité avec la muqueuse de la bouche et de l’œsophage. La muqueuse protège les tissus sous-jacents de l’action abrasive des aliments qui passent à travers durant la déglutition.
Sous-muqueuse
La couche de tissu sous l’épithélium (sous-muqueuse) est riche en tissu lymphoïde associé aux muqueuses (mucosa-associated lymphoid tissue [MALT], p. 141), impliqué dans la protection contre l’infection. Les tonsilles sont des masses de MALT qui font saillie à travers l’épithélium. Une certaine quantité de tissu glandulaire est aussi retrouvée à cet endroit.
Fonctions
Voie de passage de l’air et des aliments
Le pharynx est impliqué à la fois dans le système respiratoire et dans le système digestif : l’air passe par les parties nasale et orale, et les aliments par les parties orale et pharyngée.
Réchauffement et humidification
L’air continue à être réchauffé et humidifié quand il passe par le pharynx, de la même façon que lors de son passage par le nez.
Goût
L’épithélium des parties orale et laryngée du pharynx contient des terminaisons nerveuses gustatives.
Audition
La trompe auditive, allant du nasopharynx à l’oreille moyenne, permet à l’air de pénétrer dans l’oreille moyenne. Une audition satisfaisante requiert de l’air à la pression atmosphérique de chaque côté de la membrane tympanique (p. 201).
Protection
Le tissu lymphatique des tonsilles pharyngées et palatines produit des anticorps en réponse à des antigènes, par exemple des bactéries (Ch. 15). Les tonsilles sont surtout volumineuses chez les enfants, et elles tendent à être atrophiques chez les adultes.
Larynx
Situation
Le larynx relie le laryngopharynx et la trachée. Il siège au niveau des 3e, 4e, 5e et 6e vertèbres cervicales. Sa taille est peu différente dans les deux sexes jusqu’à la puberté. Ensuite, il devient plus volumineux dans le sexe masculin que dans le sexe féminin, ce qui explique la saillie de la pomme d’Adam chez l’homme, et sa voix plus grave.
Structures limitant le larynx
En haut | – | l’os hyoïde et la base de la langue. |
En bas | – | le larynx est en continuité avec la trachée. |
En avant | – | les muscles attachés à l’os hyoïde et les muscles du cou. |
En arrière | – | le laryngopharynx, la 3e à la 6e vertèbres cervicales. |
Latéralement | – | les lobes de la glande thyroïde |
Structure
Cartilages
Le larynx est composé de plusieurs cartilages de forme irrégulière attachés l’un à l’autre par des ligaments et des membranes. Les principaux cartilages sont :
Cartilage thyroïde (Fig. 10.5 et 10.6)
C’est le plus saillant des cartilages du larynx. Fait de cartilage hyalin, il est situé en avant du cou. Sa paroi antérieure se projette dans les tissus mous à l’avant de la gorge, formant la proéminence laryngée, ou pomme d’Adam, laquelle est facilement palpable et souvent visible chez les hommes. La paroi antérieure est partiellement divisée par l’incisure thyroïdienne supérieure. Le cartilage thyroïde est incomplet en arrière, et il est relié par des ligaments à l’os hyoïde au-dessus et le cartilage cricoïde en dessous.
Le cartilage thyroïde forme la plus grande partie des parois antérieure et latérales du larynx.
Cartilage cricoïde (Fig. 10.7)
Il siège au-dessous du cartilage thyroïde, et il est fait également de cartilage hyalin. En forme de bague chevalière, il encercle complètement le larynx, avec sa partie étroite en avant et sa partie large en arrière. La partie large postérieure s’articule avec le cartilage aryténoïde, et avec le cartilage thyroïde. Il est bordé par un épithélium cylindrique cilié, et des muscles ainsi que des ligaments se fixent sur sa face extérieure (Fig. 10.7). Le bord inférieur du cartilage cricoïde marque la fin des voies respiratoires supérieures (ou hautes).
Cartilages aryténoïdes
Ce sont deux cartilages hyalins grossièrement pyramidaux, situés au sommet de la partie large du cartilage cricoïde formant une partie de la paroi postérieure du larynx (Fig. 10.8). Les cordes vocales, ainsi que des muscles, s’y attachent ils sont bordés par un épithélium cylindrique cilié.
Épiglotte
C’est un cartilage fibroélastique en forme de feuille attaché à un pédoncule cartilagineux souple à la face interne de la paroi antérieure du cartilage thyroïde, immédiatement au-dessous de l’incisure thyroïdienne supérieure (Fig. 10.4 et 10.8). Elle s’élève obliquement vers le haut, derrière la langue et le corps de l’os hyoïde. Elle est recouverte par un épithélium pavimenteux stratifié. Si le larynx est comparé à une boîte, alors l’épiglotte fonctionne comme son couvercle il ferme le larynx pendant la déglutition, protégeant les poumons de l’inhalation accidentelle d’un corps étranger.
Vascularisation et innervation
Le sang est amené au larynx de chaque côté par les artères laryngées supérieure et inférieure, et il est drainé par les veines thyroïdiennes qui vont à la veine jugulaire interne homolatérale.
L’innervation parasympathique vient des nerfs laryngé supérieur et laryngé récurrent, branches du vague de chaque côté. L’innervation sympathique est assurée par des nerfs venus du ganglion cervical supérieur de chaque côté. Ces nerfs vont aux muscles du larynx, et leurs fibres sensitives innervent la muqueuse laryngée.
Intérieur du larynx
Les cordes vocales apparaissent comme deux replis pâles de la muqueuse, avec des bords libres en forme de corde allant de la paroi interne de la proéminence laryngée en avant au cartilage aryténoïde homolatéral en arrière (NdT : chaque corde est faite du muscle thyro-aryténoïdien et du ligament vocal élastique au bord interne de la corde, recouverts tous deux par la muqueuse) (Fig. 10.8).
Quand les muscles contrôlant les cordes vocales sont relâchés, les cordes vocales délimitent un orifice permettant le passage de l’air dans le larynx les cordes vocales sont alors dites en abduction (ouvertes, Fig. 10.9A). Le son de la voix produit par la vibration des cordes vocales dans cette position est grave. Quand les muscles contrôlant les cordes vocales se contractent, celles-ci sont étroitement rapprochées, en adduction (fermées, Fig. 10.9B). Quand les cordes vocales sont tendues à ce degré et qu’elles vibrent au passage de l’air venant des poumons, le son produit est de tonalité aiguë. La hauteur de la voix est déterminée par la tension appliquée aux cordes vocales par les muscles appropriés. Quand elles ne sont pas utilisées, les cordes vocales sont en adduction. L’espace entre les cordes vocales est appelé la glotte.
Fonctions
Production de sons
Les sons ont des caractéristiques de hauteur, de volume et de résonance.
Parole
Elle est produite quand les sons produits par les cordes vocales sont manipulés par la langue, les joues et les lèvres.
Protection des voies respiratoires inférieures
Pendant la déglutition, le larynx s’élève, fermant son passage avec le pharynx. De plus, l’épiglotte basculée ferme le larynx. Cela permet que la nourriture passe dans l’œsophage et non dans la trachée.
Trachée
Situation
La trachée fait suite au larynx et descend jusqu’à la hauteur de la 6e vertèbre thoracique environ, où la carina se divise en deux bronches principales (ou bronches souches), droite et gauche, pour le poumon correspondant. Longue d’environ 10 à 11 cm, elle siège principalement dans le plan médian, devant l’œsophage (Fig. 10.10).
Structures en rapport avec la trachée
En haut | – | le larynx. |
En bas | – | les bronches principales droite et gauche. |
En avant | – | à sa partie haute : l’isthme de la glande thyroïde. |
– | à sa partie basse : l’arc aortique et le sternum. | |
En arrière | – | l’œsophage sépare la trachée de la colonne vertébrale. |
Latéralement | – | les poumons et les lobes de la glande thyroïde. |
Structure
La trachée est composée de trois couches de tissu, et est maintenue ouverte par 16 à 20 anneaux incomplets (en forme de C) de cartilage hyalin situés l’un au-dessus de l’autre. Les cartilages sont incomplets en arrière. Les cartilages sont enchâssés dans un feuillet de muscle lisse et de tissu conjonctif, qui forme aussi la paroi postérieure de la trachée, là où les anneaux sont incomplets. Les tissus mous de la paroi postérieure sont au contact de l’œsophage (Fig. 10.11).
Les trois couches de tissus « revêtent » les cartilages de la trachée.
Fonctions
Tapis roulant mucociliaire
Le battement régulier et synchronisé des cils de la muqueuse propulse le mucus et les particules étrangères qui y adhèrent vers le larynx, où ils sont déglutis ou expectorés (Fig. 10.12B).
Réflexe de toux
Les terminaisons nerveuses dans le larynx, la trachée et les bronches sont sensibles à l’irritation, générant des influx nerveux conduits par les nerfs vagues jusqu’au centre respiratoire du tronc cérébral (p. 269). La réponse motrice réflexe est une inspiration profonde suivie par la fermeture de la glotte (NdT : la glotte est la partie moyenne rétrécie du larynx, comprenant notamment les cartilages aryténoïdes et les cordes vocales). Les muscles de la paroi abdominale et les muscles respiratoires se contractent alors, et de l’air sous pression est soudainement expulsé de la bronche avec du mucus et/ou du matériel étranger.
Poumons
Situation et structures voisines (Fig. 10.13)
Il y a deux poumons, un de chaque côté de la cavité thoracique. En forme de cône, on leur décrit un apex, une base, une surface (face) costale et une surface (face) médiale.
De forme concave, elle présente une aire grossièrement triangulaire appelée hile, située à la hauteur des 5e, 6e et 7e vertèbres thoraciques. Les structures qui forment la racine du poumon entrent ou sortent par le hile. Elles comprennent la bronche principale, l’artère pulmonaire irriguant le poumon et les deux veines pulmonaires qui le drainent, l’artère et les veines bronchiques, des lymphatiques et des nerfs (Fig. 10.14).
Le médiastin est l’espace entre les poumons. Il est occupé par le cœur, les gros vaisseaux, la trachée, les bronches principales droite et gauche, des nœuds et des vaisseaux lymphatiques, et des nerfs.
Le poumon droit est divisé en trois lobes distincts : supérieur, moyen et inférieur. Le poumon gauche est plus petit car le cœur est situé à gauche du plan médian. Il est divisé en seulement deux lobes : supérieur et inférieur. Les divisions entre les lobes sont appelées scissures.
Plèvre et cavité pleurale
La plèvre est un sac fermé fait d’une membrane séreuse contenant une petite quantité de liquide séreux. Chaque poumon est logé dans un tel sac, si bien que celui-ci présente deux feuillets : l’un adhère au poumon (plèvre viscérale) et l’autre à la paroi thoracique (plèvre pariétale) (Fig. 10.1 et 10.15).
Plèvre viscérale
La plèvre viscérale adhère au poumon, recouvrant chaque lobe en passant en pont au-dessus des scissures qui séparent les lobes.
Plèvre pariétale
La plèvre pariétale adhère à la face interne de la paroi thoracique et à la face thoracique du diaphragme. Dans le médiastin, elle n’est pas attachée à d’autres structures, et elle est en continuité avec la plèvre viscérale au niveau des bords du hile.
Cavité pleurale
Il s’agit d’un espace seulement potentiel et qui ne contient pas d’air. Chez le sujet sain, les deux feuillets de la plèvre sont séparés par un mince film de liquide séreux qui permet aux deux feuillets de glisser l’un sur l’autre, empêchant qu’ils ne frottent pendant la respiration. Le liquide séreux est sécrété par les cellules épithéliales de la membrane. La disposition en double membrane de la plèvre est similaire au péricarde séreux du cœur (p. 85).
Intérieur des poumons
Les poumons sont composés de bronches et de conduits aériens plus petits, d’alvéoles, de tissu conjonctif, de vaisseaux sanguins, de vaisseaux lymphatiques et de nerfs, tous enchâssés dans une matrice de tissu conjonctif élastique. Chaque lobe est constitué d’un grand nombre de lobules.
Vascularisation pulmonaire (Fig. 10.16)
L’artère pulmonaire se divise en deux branches, droite et gauche, qui transportent chacune du sang désoxygéné à un poumon. À l’intérieur de chaque poumon, chaque branche de l’artère pulmonaire donne par divisions successives de nombreuses branches, qui aboutissent finalement à un réseau capillaire dense autour des parois des alvéoles (voir Fig. 10.18). La paroi des alvéoles et celle des capillaires consistent chacune en des cellules épithéliales aplaties. Les échanges de gaz entre les alvéoles et le sang des capillaires se font à travers ces deux très fines membranes (ensemble, elles sont appelées la membrane respiratoire). Les capillaires pulmonaires se réunissent, et forment deux veines pulmonaires dans chaque poumon. Celles-ci quittent le poumon au niveau du hile elles véhiculent du sang oxygéné, allant à l’atrium gauche du cœur. Les innombrables capillaires et vaisseaux sanguins des poumons sont environnés par du tissu conjonctif.