Comment fonctionne l'élimination mucociliaire - Élimination et élimination du mucus

Les voies respiratoires sont exposées quotidiennement à des agents pathogènes viraux et bactériens, des particules et des matières gazeuses avec la menace constante d'inflammation et d'infection des voies respiratoires (Bustamante-Marin & Ostrowski, 2017). Le système respiratoire utilise plusieurs mécanismes de défense contre les agents pathogènes et les particules inhalés, notamment la clairance de la toux, les barrières anatomiques, les changements aérodynamiques et les mécanismes immunitaires, mais la première ligne de défense des poumons est la clairance mucociliaire (MCC ; Bustamante-Marin & Ostrowski, 2017) .

Le MCC est composé d'une couche superficielle des voies respiratoires (ASL) et de structures ressemblant à des cheveux appelées cils. L'ASL a deux composants : une couche de mucus qui piège les particules étrangères et les agents pathogènes inhalés et une couche périciliaire à faible viscosité (PCL) qui maintient l'humidité des surfaces des voies respiratoires et favorise le battement ciliaire rythmique pour une élimination efficace du mucus (Bustamante-Marin & Ostrowski, 2017). En santé, le battement rythmique synchronisé des cils transporte en continu le mucus avec les particules étrangères et/ou l'agent pathogène vers le pharynx où il est soit avalé, soit expectoré (Jing et al., 2017). Une fonction anormale des cils peut entraîner un mauvais MCC, qui est associé à diverses maladies respiratoires, telles que la maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC), la fibrose kystique, la sinusite et les infections respiratoires chroniques (Jing et al., 2017).

L'anatomie et la physiologie liées à la clairance mucociliaire (clairance et élimination du mucus par le mouvement des cils)

Le système respiratoire est divisé en voies respiratoires supérieures ou voies respiratoires supérieures et voies respiratoires inférieures ou voies respiratoires inférieures. Les voies respiratoires supérieures comprennent le nez et les voies nasales, les sinus paranasaux, la cavité buccale, le pharynx et la partie du larynx au-dessus des cordes vocales, tandis que les voies respiratoires inférieures sont divisées en zone conductrice et zone respiratoire. La zone conductrice est formée par la partie du larynx située sous les cordes vocales, la trachée et dans les poumons, les bronches, les bronchioles et la zone respiratoire sont formées par les bronchioles respiratoires, les canaux alvéolaires et les alvéoles. Le pourcentage de cellules ciliées des voies aériennes passe d'environ 47 % dans la trachée à 73 % dans l'épithélium des petites voies aériennes (bronchioles respiratoires) (Tilley et al., 2015).

Les cils sont présents sur les cellules épithéliales tapissant les voies respiratoires (Munkholm & Mortensen, 2014). Les cils sont des projections mobiles ressemblant à des cheveux qui mesurent environ 6 µm de long et 250 nm de diamètre (Munkholm & Mortensen, 2014). Les cils des voies respiratoires battent de manière coordonnée à basse fréquence (10-20 Hz) ce qui entraîne des ondes métachronales (Bustamante-Marin & Ostrowski, 2017 ; Tilley et al., 2015). Les ondes traversent l'épithélium, poussant le mucus sus-jacent vers le pharynx pour être avalé (Bustamante-Marin & Ostrowski, 2017).

Outre les cellules ciliées, des cellules sécrétoires sont présentes dans les voies respiratoires qui génèrent un gel déformable, appelé mucus (Munkholm & Mortensen, 2014). Dans les voies respiratoires saines, le mucus est enlevé des cils par le PCL, qui est une couche liquide périciliaire à faible viscosité qui empêche le mucus d'adhérer à la membrane apicale épithéliale, permettant aux cils de battre rapidement (Munkholm & Mortensen, 2014) .

Le système respiratoire commence à se former vers la quatrième semaine de gestation où l'endoderme forme l'épithélium et les glandes du larynx, de la trachée, des bronches et de l'épithélium de la muqueuse pulmonaire (Bustamante-Marin & Ostrowski, 2017). Après la naissance, les alvéoles augmentent en nombre pour atteindre l'âge adulte de 300 millions à 2 ans (Bustamante-Marin & Ostrowski, 2017). Les voies respiratoires, en revanche, n'augmentent pas en nombre et les cellules ciliées des voies respiratoires sont incapables de s'auto-renouveler (Bustamante-Marin & Ostrowski, 2017; Tilley et al., 2015).

Effets indésirables du tabagisme sur la clairance mucociliaire (clairance et élimination du mucus par le mouvement des cils)

Les fumeurs courent un risque accru de maladies respiratoires, telles que les infections des voies respiratoires et la MPOC. Plusieurs études ont démontré que la fumée de cigarette provoque un mécanisme MCC inefficace secondaire aux éléments suivants :

  1. Fréquence de battement des cils réduite
  2. Perturbation des ondes métachronales
  3. Diminution du nombre de cellules ciliées
  4. Changements dans la structure des cils, tels que des cils fusionnés et des cils plus courts (Leopold et al., 2009).

Une diminution du nombre de cellules ciliées, une réduction de la fréquence des battements des cils et des changements dans la coordination intercellulaire des ondes métachronales sont associés à la diminution de l'efficacité du MCC liée au tabagisme (Leopold et al., 2009). La hauteur des cils des fumeurs est 10 % plus courte que celle des non-fumeurs (Leopold et al., 2009). La hauteur de l'ASL est constante, mais la hauteur des cils chez les fumeurs est réduite, ce qui diminue l'interaction entre les cils et le mucus lors de la course vers l'avant (Leopold et al., 2009). Ces mécanismes contribuent au dysfonctionnement du MCC induit par le tabagisme.

Effets néfastes de la pollution atmosphérique sur la clairance mucociliaire (clairance et élimination du mucus par le mouvement des cils)

Plusieurs études ont montré un lien étroit entre les polluants atmosphériques et les maladies respiratoires chroniques. L'exposition aux polluants atmosphériques altère la formation de nouveaux cils. Une étude récente a montré que les polluants atmosphériques, tels que les gaz d'échappement des véhicules et les poussières professionnelles, contiennent des agonistes toxicologiques qui se lient aux récepteurs des hydrocarbures aryles (AhR ; Crotta et al., 2016). AhR fonctionne comme un facteur de transcription nécessaire à la formation de cellules multiciliées et à la détoxification (Crotta et al., 2016). La présence de polluants atmosphériques dans les voies respiratoires incite AhR à détourner son attention de la formation de nouveaux cils pour initier un processus de détoxification (Crotta et al., 2016).

Le détournement d'AhR altère la formation de nouveaux cils, entraînant une réduction du nombre de cils dans l'épithélium des voies respiratoires (Crotta et al., 2016). Un nombre inférieur de cils entraîne une élimination mucociliaire inefficace des agents pathogènes et des particules des voies respiratoires, entraînant des maladies respiratoires (Crotta et al., 2016). Il est très probable que les jeunes nourrissons soient soumis aux effets d'une ciliogenèse altérée médiée par AhR, car cette dérégulation se produit principalement au cours de la première phase de développement (Crotta et al., 2016).

Dysfonctionnement des cils dans la dyskinésie ciliaire primitive

La dyskinésie ciliaire primitive (DCP) est une maladie autosomique récessive des cils mobiles. Les patients atteints de DCP ont une motilité ciliaire mais un MCC inefficace (Tilley et al., 2015). La PCD est associée à une fréquence de battement de cils réduite et à une forme d'onde de cils dyskinétique, contribuant à un MCC inefficace (Tilley et al., 2015). Les manifestations cliniques de la DCP comprennent la congestion nasale, la sinusite chronique, les infections récurrentes des voies respiratoires inférieures, la bronchectasie, les troubles respiratoires néonatals chez le nouveau-né, l'otite moyenne chronique, la perte auditive transitoire/les retards d'élocution, l'infertilité masculine et les anomalies de la latéralité des organes (50 % des cas). ) (Tilley et al., 2015). Les maladies respiratoires de la DCP sont causées par un MCC défectueux et s'aggravent avec le temps, secondaires à des infections répétées des voies respiratoires (Tilley et al., 2015).

Élimination mucociliaire assistée par l'OPEP (élimination et élimination du mucus par le mouvement des cils)

Toute déficience dans le mécanisme de clairance mucociliaire est associée à des maladies respiratoires, telles que l'asthme, la BPCO, la mucoviscidose, la sinusite, la bronchectasie et les infections chroniques des voies respiratoires. L'utilisation de techniques thérapeutiques qui contribueraient à améliorer la fonction du MCC est bénéfique pour les patients atteints de maladies respiratoires, les fumeurs et les personnes chroniquement exposées à la pollution de l'air.

L'appareil AirPhysio® est un appareil portable qui utilise la pression expiratoire positive oscillante (OPEP), qui améliore efficacement la fonction du MCC et élimine les sécrétions des voies respiratoires chez les personnes souffrant de maladies respiratoires, ainsi que chez les fumeurs et les personnes exposées de manière prolongée à la pollution de l'air. L'OPEP réduit la viscoélasticité du mucus et rend la mobilisation du mucus dans les voies respiratoires plus facile à avaler ou à tousser (Myers, 2007). AirPhysio® réduit l'accumulation de mucus dans les voies respiratoires, ce qui peut aider à améliorer la fonction pulmonaire et la qualité de vie liée à la santé.

Dernière mise à jour le 14 janvier 2022 par Mark

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