Un épithélium est un tissu formé d’une ou plusieurs couches de cellules juxtaposées et solidaires recouvrant la surface externe ou les cavités internes de l’organisme.
La paroi des VA comprend des éléments épithéliaux, musculaires et vasculaires compris dans un tissu conjonctif. La paroi peut être divisée généralement en une muqueuse (un épithélium de surface, une membrane basale et une lamina propria) et une sous-muqueuse plus épaisse contenant des systèmes glandulaires, des muscles, du cartilage et un adventice relativement fin (figure 16). On trouve également dans cette paroi des nerfs et des éléments lymphatiques.
Figure 16 : Représentation de l’organisation des différentes populations cellulaires de l’épithélium des voies aériennes. L’épithélium des voies aériennes comprend trois segments : l’épithélium bronchique, l’épithélium bronchiolaire et l’épithélium alvéolaire ainsi que huit
types cellulaires différents (Antunes et al., 2013). Les ionocytes étant peu décrits dans la littérature, ils ne figurent pas sur cette représentation.
34 La nature de l’épithélium change en fonction de la localisation de l’arbre trachéo-bronchique. Au niveau des fosses nasales, on va avoir un épithélium pluri-stratifié, squameux et kératinisé. De la trachée aux bronches, la lumière des VA est recouverte d’un épithélium pseudo-stratifié puis un épithélium cuboïde simple est retrouvé au niveau des bronchioles terminales. Les alvéoles sont recouvertes d’un épithélium simple.
Le rôle principal de l’épithélium des voies aériennes est d’assurer la protection de la muqueuse respiratoire par rapport aux pathogènes inhalés. Pour ce faire, l’épithélium des voies aériennes et respiratoires est constitué de différentes populations cellulaires assurant chacune des fonctions différentes (figure 17).
Figure 17 : Les différents types cellulaires épithéliaux des voies aériennes. Microscopie électronique à transmission montrant les cellules ciliées (C), basales (B), à mucus (M), séreuses (S), club (Cl) et neuroendocrines (N) (Berube et al., 2010; Gibson, 2002; Jeffery and Li, 1997;
Moran, 1988; Ross, 2006).
Les cellules ciliées
En forme de colonne recouverte de cils, les cellules ciliées sont les plus abondantes de l’épithélium des voies aériennes (> 50 %). Deux cents à trois cents cils vibratiles par cellule, au pôle apical, sont mis en mouvement grâce à la production d’ATP fourni par les mitochondries présentes en grand nombre ainsi qu’un appareil de Golgi développé (Sleigh et al., 1988).
35 Les cils vont permettre l’évacuation du mucus tapissant l’épithélium pulmonaire vers le système digestif en battant de manière synchrone (Knight and Holgate, 2003).
Les cellules à mucus
Les cellules à mucus comportent des granules confluentes contenant des mucines acides et de l’acide sialique. Le mucus a pour fonction d’enrober les poussières, les débris cellulaires et tout organisme potentiellement pathogène qui seront par la suite éliminés. Ces cellules ont également un rôle dans la production de peptides antimicrobiens.
Il existe un lien physiologique et physique étroit entre les cellules ciliées et les cellules à mucus (figure 17, G). Les cils des cellules ciliées sont en contact avec le mucus par leurs extrémités munies de crochets. Les cellules ciliées d’une même portion d’épithélium vont battre de manière synchrone et grâce au contact physique établi avec le mucus de la lumière, vont permettre la mise en mouvement de celui-ci. Le mucus ayant piégé les particules potentiellement nocives va remonter l’arbre trachéo-bronchique jusqu’à la trachée. L’épiglotte va se soulever et laisser le mucus passer dans l’œsophage. Ce processus de nettoyage, essentiel pour une fonction de respiration optimale, se nomme la clairance mucociliaire.
Les cellules séreuses
Les cellules séreuses présentent un RE granuleux très développé mais contrairement aux cellules à mucus, elles contiennent très peu de granules denses aux électrons (Basbaum et al., 1990). La surface de ces cellules ressemble à celles des glandes sous-muqueuses. Certaines de ces cellules contiennent des mucines neutres et d’autres composés non-mucoïdes, probablement des lipides. Leur fonction est d’établir un équilibre hydrique au niveau de la lumière des voies aériennes pour contribuer à un mouvement ciliaire harmonieux.
Les cellules club
Elles sont en général restreintes aux bronchioles terminales. Typiquement, elles bourgeonnent à la lumière de l’épithélium et contiennent des granules électron-denses. Ces cellules sécrètent des protéines du surfactant (SP) (A et B) alvéolaire ainsi que la CC10 (Club Cell 10) jouant un rôle anti-inflammatoire (Singh and Katyal, 1997). Elles pourraient aussi être des cellules souches et pourraient métaboliser des agents chimiques d’origine environnementale tels que des agents carcinogènes.
Les cellules neuroendocrines ou cellules de Kultchitsky et Feyrter
Ce sont des cellules basales présentes en faible quantité mais souvent avec une prolongation cytoplasmique étroite vers la lumière et pouvant être en contact avec des fibres nerveuses au niveau des corps neuro-épithéliaux (Weichselbaum et al., 2005).
36 Ces cellules produisent différents peptides et neuropeptides comme la bombésine qui pourraient influencer le tonus des muscles lisses proximaux, mais également l’activité ciliaire et la production de mucus.
Les cellules basales
La couche de cellules basales contribue à donner à la trachée et aux bronches l’apparence pseudo-stratifiée de l’épithélium (Evans and Plopper, 1988). Le cytoplasme de ces cellules est peu développé avec la présence de cytokératine. Les cellules basales sont encore considérées comme les cellules souches à l’origine des cellules ciliées et à mucus de la trachée et des bronches, mais leur fonction fait l’objet de discussions.
Dans des situations d’agression, les cellules basales jouent un rôle central prolifératif et vont permettre de repeupler les régions de l’épithélium où s’est produite une lésion avec destruction partielle ou totale de celui-ci. Les cellules vont être les premières à migrer vers la zone lésée et à recoloniser en une vingtaine de minutes la blessure en établissant des contacts entre elles. Elles forment ainsi une barrière physique entre la lumière des VA et la membrane basale. En plus de ces fonctions prolifératives et réparatrices, ces cellules permettent également une meilleure résistance de l’épithélium en consolidant la liaison des cellules au niveau de la membrane basale par des hémidesmosomes (Evans et al., 1990).
Les pneumocytes
Au niveau alvéolaire, lieu des échanges gazeux entre l’air et la circulation sanguine, deux principaux types cellulaires sont présents : les pneumocytes I et II (figure 18).
Les pneumocytes de type I contiennent peu d’organites cytoplasmiques mais possèdent des extensions cytoplasmiques qui leur permettent de s’étendre sur plus d’une alvéole pour faciliter les échanges gazeux (95 % de la surface épithéliale alvéolaire). Les pneumocytes sont aussi connectés entre eux par des jonctions serrées permettant une perméabilité sélective aux fluides, aux molécules et aux ions. Cependant leur finesse les rend extrêmement sensibles aux attaques des pathogènes.
Les pneumocytes de type II sont plus gros et deux fois plus nombreux que les pneumocytes I. De forme cuboïde, ils ne vont occuper que 5 % de la surface de l’épithélium alvéolaire, souvent au niveau du coin de l’alvéole mais représentent 60 % des cellules épithéliales alvéolaires (Castranova et al., 1988). Leur surface apicale présente de nombreuses microvillosités et leur cytoplasme contient de nombreuses mitochondries aux crêtes bien développées, du RE rugueux, du Golgi et des corps lamellaires volumineux caractéristiques de la cellule. Ces corps lamellaires contiennent le surfactant qui va recouvrir toute la surface de l’alvéole en formant un film fin de faible densité. Les cellules de type II sont également des cellules souches qui peuvent se dédifférencier et se diviser pour remplacer les pneumocytes I morts.
37 Figure 18 : L’épithélium alvéolaire. Représentation schématique de l’épithélium alvéolaire et images de microscopie optique (Alv : alvéoles, Cap : capillaires, Pn I : pneumocytes
de type I, PnII : pneumocytes de type II) (Gibson, 2002; Glowacka et al., 2011).