Les alvéoles sont une partie importante du système respiratoire dont la fonction est d’échanger des molécules d’oxygène et de dioxyde de carbone vers et depuis le système sanguin. Ces minuscules sacs d’air en forme de ballon se trouvent à l’extrémité de l’arbre respiratoire et sont disposés en grappes dans les poumons.
Structure
Les alvéoles sont de minuscules structures en forme de ballon et constituent le plus petit passage du système respiratoire. Les alvéoles n’ont qu’une seule cellule d’épaisseur, ce qui permet le passage relativement facile de l’oxygène et du dioxyde de carbone (CO2) entre les alvéoles et les vaisseaux sanguins appelés capillaires.
Les cellules des Alvéoles
Les alvéoles sont composées de deux types de cellules qui ont des fonctions différentes :
- Les pneumocytes de type I sont les cellules qui sont responsables de l’échange d’oxygène et de dioxyde de carbone.
- Les pneumocytes de type II remplissent deux fonctions importantes. Ils sont responsables de la réparation des dommages causés à la paroi alvéolaire et sécrètent également un agent tensioactif.
Il existe également de nombreuses cellules immunitaires appelées macrophages alvéolaires dans les alvéoles. Les macrophages sont essentiellement les « camions poubelles » du système immunitaire, et phagocytent ou « mangent » les débris qu’ils rencontrent. Ils sont responsables du nettoyage de toutes les particules qui ne sont pas capturées par les cils ou le mucus des voies respiratoires supérieures, ainsi que des cellules mortes et des bactéries.
Fonction
Les alvéoles sont le point final du système respiratoire qui commence lorsque nous inhalons de l’air par la bouche ou le nez. L’air riche en oxygène descend dans la trachée, puis pénètre dans l’un des deux poumons par les bronches droites ou gauches. De là, l’air est dirigé à travers des passages de plus en plus petits, appelés bronchioles, le long du canal alvéolaire, jusqu’à ce qu’il pénètre finalement dans une alvéole individuelle.
Les alvéoles sont recouvertes d’une couche de fluide appelée surfactant qui maintient la forme et la tension de surface du sac d’air. En maintenant la tension superficielle, il y a plus de surface à travers laquelle les molécules d’oxygène et de CO2 peuvent passer.
C’est à cette jonction que les molécules d’oxygène se diffusent à travers une cellule unique dans une alvéole, puis une cellule unique dans un capillaire pour entrer dans la circulation sanguine. En même temps, les molécules de dioxyde de carbone, un sous-produit de la respiration cellulaire, sont diffusées dans l’alvéole où elles sont expulsées du corps par le nez ou la bouche.
La diffusion de l’oxygène des alvéoles vers les capillaires se produit parce que la concentration d’oxygène est plus faible dans les capillaires. De même, le dioxyde de carbone se diffuse des capillaires vers les alvéoles où la concentration de dioxyde de carbone est plus faible.
Pendant l’inhalation, les alvéoles se dilatent car la pression négative dans la poitrine est créée par la contraction du diaphragme. Lors de l’expiration, les alvéoles reculent (retour élastique) lorsque le diaphragme se détend.
Conditions connexes
Il existe un certain nombre d’affections médicales qui peuvent affecter directement les alvéoles (que nous appelons maladies pulmonaires alvéolaires). Ces maladies peuvent provoquer une inflammation et des cicatrices des alvéoles ou les remplir d’eau, de pus ou de sang.
En plus des dommages causés par l’inflammation ou l’infection des alvéoles, leur bon fonctionnement dépend du maintien par l’organisme d’un équilibre entre le surgonflage et le sous-gonflage des alvéoles :
- Surdétention: La présence d’un système de soutien du tissu conjonctif sain est nécessaire pour éviter une distension excessive des alvéoles. Un exemple de blessure pouvant entraîner une distension excessive est la ventilation mécanique (respiration par un respirateur).
- Dysfonctionnement du surfactant: Le surfactant empêche les alvéoles de s’affaisser complètement entre les respirations. Pour comprendre pourquoi c’est important, vous pouvez imaginer comment il est plus facile de gonfler un ballon partiellement gonflé que de gonfler un ballon complètement affaissé. Des maladies telles que la BPCO, le syndrome de détresse respiratoire chez les nourrissons, l’asthme, la fibrose interstitielle, ainsi que certaines maladies génétiques peuvent provoquer un dysfonctionnement des surfactants entraînant l’effondrement des alvéoles.
Parmi les conditions impliquant les alvéoles :
Emphysème
L’emphysème est un état dans lequel l’inflammation des poumons provoque la dilatation et la destruction des alvéoles. En plus de la perte d’alvéoles, les parois cellulaires des sacs d’air qui restent commencent à se durcir et à perdre leur élasticité. Cela rend difficile l’expulsion de l’air des poumons (une condition appelée piégeage de l’air).
Le piégeage de l’air explique pourquoi il est généralement plus difficile d’expirer que d’inhaler chez les personnes souffrant d’emphysème. Cette incapacité à expulser l’air entraîne une dilatation supplémentaire des alvéoles et une perte de fonction accrue.
Pneumonie
La pneumonie est une infection qui enflamme les alvéoles d’un ou des deux poumons et peut entraîner le remplissage des sacs d’air avec du pus.
Tuberculose
La tuberculose est une maladie bactérienne infectieuse caractérisée par la croissance de nodules dans les tissus des poumons. La maladie infecte principalement les alvéoles lorsque les bactéries sont inhalées, entraînant la formation de pus dans les sacs d’air.
Carcinome bronchiolo-alvéolaire (BAC)
Le carcinome bronchiolo-alvéolaire (BAC) est une forme de cancer du poumon qui est désormais considérée comme un sous-type d’adénocarcinome du poumon. Ces cancers commencent
dans les alvéoles et se retrouvent souvent de manière diffuse dans un ou deux poumons.
Contrairement à de nombreux cancers qui se propagent par le système lymphatique et/ou la circulation sanguine vers des régions éloignées du corps, le taux d’alcoolémie se propage principalement par les voies aériennes (métastases aérogènes) vers d’autres régions des poumons.
Syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA)
Le syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA) est une affection pulmonaire qui met la vie en danger et qui empêche l’oxygène d’atteindre les poumons lorsque les liquides commencent à s’accumuler dans les alvéoles. Le SDRA est fréquent chez les patients gravement malades.
Syndrome de détresse respiratoire (SDR)
Le syndrome de détresse respiratoire (SDR) est observé chez les prématurés dont le corps n’a pas encore produit suffisamment de surfactant pour tapisser les alvéoles, et donc, moins de surface est disponible pour l’échange d’oxygène et de dioxyde de carbone.
Oedème pulmonaire
L’œdème pulmonaire est une affection causée par un excès de liquide dans les poumons qui s’accumule dans les alvéoles et peut entraîner une insuffisance respiratoire.
Protéinose alvéolaire
La protéinose alvéolaire pulmonaire est une maladie rare dans laquelle les protéines s’accumulent dans les alvéoles. Il s’agit le plus souvent d’une maladie auto-immune, survenant chez les adultes âgés de 20 à 50 ans, mais elle peut également être congénitale (dès la naissance).
Fumer
En tant que facteur de risque unique pour les maladies pulmonaires, la fumée de tabac est connue pour affecter les voies respiratoires à tous les niveaux. Cela inclut les alvéoles.
Les alvéoles sont composées de collagène et d’élastine qui confèrent aux sacs leur élasticité. Le tabagisme endommage ces deux éléments, ce qui entraîne le durcissement et l’épaississement des sacs. De plus, le tabagisme dilate activement les vaisseaux sanguins, empêchant l’échange d’oxygène et de CO2.
La fumée de cigarette affecte également le fonctionnement des alvéoles, causant des dommages jusqu’au niveau moléculaire. Elle perturbe la capacité de notre corps à se réparer comme il pourrait le faire à la suite d’une infection ou d’un traumatisme. Ainsi, les dommages alvéolaires peuvent progresser sans entrave car les poumons sont constamment exposés à des fumées toxiques.
Les alvéoles assurent l’une des fonctions les plus importantes de notre corps. Elles sont la porte d’entrée de l’oxygène dans notre sang et le principal moyen par lequel certains des déchets du métabolisme (le dioxyde de carbone) sortent de l’organisme.
Les maladies qui affectent les alvéoles peuvent entraîner une réduction de l’apport d’oxygène aux tissus de notre corps et, par conséquent, des dommages (dus à l’hypoxie) à tous les organes principaux.
Physiologie du fonctionnement de la respiration
Sources des articles (certains en anglais)
- Knudsen, L., et M. Ochs. La micromécanique des alvéoles pulmonaires : structure et fonction des composants des agents de surface et des tissus. Histochimie et biologie cellulaire. 2018. 150(6):661-676. doi:10.1007/s00418-018-1747-9
Lectures complémentaires
- Hsia C, Hyde D, Weibel E. Lung Structure and the Intrinsic Challenges of Gas Exchange. Physiologie globale. 2016. 6(2):827-895. doi:10.1002/cphy.c150028
- Knudsen L, Ochs M. The micromechanics of lung alveoli : structure and function of surfactant and tissue components. Histochimie et biologie cellulaire. 2018. 150(6):661-676. doi:10.1007/s00418-018-1747-9
- Trapnell BC, Nakata K, Bonella F, et al. protéinose alvéolaire pulmonaire. Nature Reviews. Disease Primers. 2019. 5(1):16. doi:10.1038/s41572-019-0066-3
- Kasper, Dennis L.., Anthony S. Fauci, et Stephen L.. Hauser. Principes de médecine interne de Harrison. New York : Mc Graw Hill education, 2015. Imprimer.