Un poumon

Un poumon est une structure anatomique appartenant au système respiratoire chez les animaux sans branchies. Les poumons humains sont situés dans la cage thoracique, des deux côtés du médiastin. En raison de l'espace occupé par le coeur, le poumon droit est plus grand que son homologue gauche.

Schéma anatomique des poumons humains :

Un poumon, ici représenté schématiquement pour les deux poumons humains, est un organe essentiel de la respiration chez de nombreux animaux dits pulmonés.

Généralités

✅ Les poumons ont un rôle analogue aux branchies chez les animaux aquatiques comme les poissons ou les nudibranches. Un animal avec des poumons est pulmoné, ou doté d'un système pulmonaire.

Chaque poumon a trois faces : médiastinal, costal et diaphragmatique. Les poumons sont alimentés par les artères bronchiques et les artères pulmonaires transportent le sang pour son oxygénation. Embryologiquement, un poumon dérive de l'endoderme.

⭐ Un poumon est également appelé une poche pulmonaire.

Les poumons sont les organes dans lesquels le sang reçoit de l'oxygène de l'air et, à son tour, le sang est libéré du dioxyde de carbone qui passe dans l'air. Cet échange est produit par la diffusion de l'oxygène et du dioxyde de carbone entre le sang et les alvéoles qui constituent les poumons. La fonction des poumons est d'effectuer l'échange de gaz avec le sang, donc les alvéoles sont en contact étroit avec les capillaires. Dans les alvéoles, il y a le passage de l'oxygène de l'air au sang et le passage du dioxyde de carbone du sang à l'air. Cette étape est produite par la différence des pressions partielles d'oxygène et de dioxyde de carbone (diffusion simple) entre le sang et les alvéoles.

Anatomie

Les poumons sont situés à l'intérieur du thorax, protégés par les côtes et des deux côtés du coeur. Ils sont recouverts d'une double membrane lubrifiée (séreuse) appelée plèvre et séparée les uns des autres par le médiastin.

La surface des poumons est rose chez les enfants et les zones sombres irrégulièrement distribuées, mais avec une certaine uniformité chez les adultes. Le poids des poumons dépend du sexe et de l'hémithorax qu'ils occupent : Le poumon droit pèse en moyenne 600 grammes et la gauche atteint en moyenne 500 grammes. Le poids moyen des deux poumons humains est d'environ 1,1 kg.

Ces chiffres sont un peu plus bas dans le cas des femmes (en raison de la plus petite taille de la cage thoracique) et un peu plus élevé chez les hommes. Un sommet ou sommet (correspondant à sa partie supérieure, qui dépasse la hauteur des clavicules), et une base (inférieure) qui repose sur le muscle diaphragmatique sont décrits dans les deux poumons. Le poumon droit est divisé en trois lobes par deux fissures, tandis que la gauche n'a que deux lobes, supérieur et inférieur.

Le poumon droit est divisé par deux fissures (horizontales et obliques) en 3 parties ou lobes (supérieur, moyen et inférieur). Le poumon gauche a deux lobes (supérieur et inférieur) séparés par une fissure (oblique). C'est parce que le coeur a une inclinaison oblique vers la gauche et vers l'arrière, par l'extrémité inférieure (l'apex) dans le poumon gauche, en réduisant son volume et en supprimant l'espace dudit poumon, avec une incisure cardiaque.

La plus grande fissure des deux poumons va de l'espace intercostal 4^ème postérieur au tiers antérieur de l'hémidiaphragme correspondant. Dans le poumon droit, on sépare les lobes supérieur et moyen du lobe inférieur, tandis que dans le poumon gauche, on sépare les deux seuls lobes : supérieur et inférieur. La fissure mineure sépare les lobes supérieurs et moyens du poumon droit et va de la paroi antérieure du thorax à la plus grande fissure. Il peut être absent ou incomplet chez jusqu'à 25 % des personnes.

Dans chaque lobe, différents segments sont distingués, bien différenciés, correspondant à chacun une bronche segmentaire (3^ème niveau bronchique). Il existe plusieurs classifications pour nommer les différents segments, l'une des plus acceptées étant la classification de Boyden. Les bronches segmentaires sont subdivisées en bronches proprement dites et en bronchioles (niveaux12–16. Ces derniers manquent de cartilage et se ramifient dans les bronchioles terminales et les bronchioles respiratoires (niveaux 17 à 19) qui s'écoulent dans les alvéoles : les unités fonctionnelles d'échange gazeux du poumon.

La plèvre est une membrane de tissu conjonctif, élastique elle empêche les poumons de frotter directement avec la paroi interne de la cage thoracique. Il a 2 couches, la plèvre pariétale ou externe qui recouvre et adhère au diaphragme et à l'intérieur de la cage thoracique, et la plèvre viscérale qui recouvre l'extérieur des poumons, entrant dans ses lobes à travers les fissures. Entre les deux couches, il y a une petite quantité (environ 15 cm³) de liquide lubrifiant appelé liquide pleural.

✅ Chez la plupart des échinodermes de type holothuries, les organes arborescents désignent des sortes de "poumons" représentés par des sacs ramifiés qui s'unissent en leur partie distale avant de déboucher dans l'ampoule rectale. Leur paroi musculeuse expulse rythmiquement l'eau de mer qui entre passivement et ces organes ont ainsi un rôle respiratoire et excréteur.

Circulation pulmonaire

Le poumon reçoit du sang du ventricule droit à travers l'artère pulmonaire. L'artère pulmonaire est divisée en deux branches, l'une pour le poumon droit et l'autre pour la gauche, qui se ramifient progressivement suivant un trajet parallèle à celui des voies respiratoires. Le système veineux est plus variable et peut être disposé de différentes manières, mais finalement les quatre veines pulmonaires, deux du poumon droit et deux de la gauche, coulent dans l'oreillette gauche.

La circulation pulmonaire dans la cage thoracique :

Dans cette vue de la circulation pulmonaire, les artères pulmonaires sont représentées en bleu et les veines pulmonaires en rouge.

Il faut tenir compte du fait que la circulation pulmonaire a une particularité par rapport au reste de la circulation systémique, puisque les artères pulmonaires sont les seules artères de l'organisme qui transportent le sang désoxygéné, alors que les veines pulmonaires, après l'échange gazeux dans les alvéoles, ils fournissent du sang oxygéné à l'oreillette gauche, l'échange entre l'oxygène et le dioxyde de carbone se fait par diffusion entre la lumière des alvéoles pulmonaires et les capillaires sanguins.

D'autre part, le poumon reçoit du sang oxygéné à travers les artères bronchiques qui proviennent directement de l'aorte, ce sang oxygéné irrigue principalement les parois des bronches et des bronchioles.

Histologie

Le poumon est composé d'une multitude de sacs adjacents remplis d'air appelés alvéoles. Ils sont interconnectés les uns avec les autres par les pores de Kohn, qui permettent un mouvement de l'air collatéral, important pour la distribution du gaz. Les poumons ont environ 500 millions d'alvéoles, formant une superficie totale d'environ 70 m².

Les cellules qui forment l'alvéole sont les suivantes :

• Les pneumocytes de type I sont les plus abondants, forment la paroi entre deux alvéoles et ont un noyau coincé à une extrémité.
• Les pneumocytes de type II sont moins abondants, et se caractérisent principalement par la présence d'un corps laminaire à l'intérieur, ont également des villosités sur leur surface; ce sont des cellules productrices de surfactant. Le surfactant pulmonaire est un complexe de lipoprotéines qui fournit une tension de surface très faible à l'interface liquide-eau, réduisant ainsi le travail nécessaire pour étirer la paroi pulmonaire en réduisant la tension et en empêchant l'effondrement des alvéoles.
• Les macrophages alvéolaires sont un autre type de cellules présentes dans l'épithélium respiratoire.

Les voies aériennes du poumon, qui n'interviennent pas dans l'échange gazeux, sont appelées bronchioles et sont formées par le cartilage et le muscle lisse. La muqueuse des voies aériennes est couverte de millions de minuscules poils, ou cils, dont la fonction est de piéger et d'éliminer les restes de poussière et de germes en suspension de la respiration, en évitant autant que possible toute entrée d'éléments solides provoquant une bronchoaspiration.

Fonctions

La fonction principale des poumons est d'effectuer l'échange de gaz avec le sang. Dans les alvéoles, il y a le passage de l'oxygène de l'air au sang et le passage du dioxyde de carbone du sang dans l'air. Cet échange intervient par simple diffusion due à la différence des pressions partielles d'oxygène et de dioxyde de carbone entre le sang et les alvéoles.

Dans les capillaires pulmonaires qui entourent les alvéoles, l'échange gazeux de l'oxygène se fait par le dioxyde de carbone, de sorte que l'hémoglobine est libérée d'une molécule de dioxyde de carbone et absorbe la molécule d'oxygène. Toutes les cellules du corps utilisent cet oxygène pour réaliser l'oxydation du glucose, générant ainsi l'énergie nécessaire à chacune d'entre elles pour continuer à fonctionner. L'oxydation existe dans un organite de cellules appelées mitochondries où le dioxyde de carbone est généré comme sous-produit.

Le processus de respiration dans les poumons se fait à travers les gaz une barrière de diffusion constituée chez les mammifères par un film superficiel aqueux, les cellules épithéliales formant la paroi de l'alvéole, la couche interstitielle, les cellules endothéliales des capillaires sanguins, le plasma et la membrane érythrocytaire qui capte ou libère le gaz.

La ventilation est le processus par lequel l'air atmosphérique riche en oxygène entre dans les poumons, qui expulsent alors l'air qui est pauvre en oxygène et riche en dioxyde de carbone. Il se compose de 2 phases, inspiration et expiration :

• L'inspiration survient lorsque la contraction du diaphragme et des muscles intercostaux externes augmente le volume de la cavité thoracique et provoque l'expansion du poumon. La pression intralvéolaire devient négative par rapport à la pression atmosphérique et l'air entre dans le poumon jusqu'à ce que le gradient de pression disparaisse.
• L'expiration survient lorsque le diaphragme se détend et que le diaphragme se soulève passivement en raison de son élasticité, la pression intrapulmonaire devient positive par rapport à l'atmosphère, le poumon diminue son volume et l'air sort à l'extérieur jusqu'à ce que le gradient de pression disparaisse. la pression intraalvéolaire est égale à la pression atmosphérique.

Au repos, le volume d'air qui pénètre dans le poumon lors d'une inspiration est appelé volume courant et est de 500 cm³, la fréquence respiratoire est de 12 cycles par minute. La capacité pulmonaire totale varie entre 4 000 et 6 000 cm³, selon l'âge, le poids et le sexe;il est plus élevé chez les hommes que chez les femmes.

Les autres fonctions du poumon sont :

• Action de filtre externe. Les poumons neutralisent la pollution de l'air à laquelle ils sont exposés par le système mucociliaire et phagocytaire des macrophages alvéolaires. La production de mucus par les cellules des glandes séro-muqueuses bronchiques et par les cellules caliciformes de l'épithélium bronchique permet de piéger les particules étrangères et d'empêcher leur passage dans les alvéoles.
• Système anti-protéase principalement alpha-1-antitrypsine qui existe dans les alvéoles avant les éléments inflammatoires du système immunitaire alvéolaire. Les principales protéases dans les poumons sont l'élastase, la collagénase, la hyaluronidase et la trypsine.
• Actions métaboliques :
  • Implication hormonale du système rénine-angiotensine-aldostérone.
  • L'élimination des drogues.
  • Équilibre acido-basique.
  • Le métabolisme lipidique par l'action du surfactant pulmonaire.
• Système de prostaglandines à l'origine d'une bronchodilatation (prostaglandine E) ou d'une bronchoconstriction (prostaglandine F, A, B et D).

Maladies pulmonaires

Les maladies pulmonaires peuvent être congénitales (présentes dès la naissance) ou se développer tout au long de la vie.

Les plus fréquentes sont la bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO), causée principalement par l'inhalation de fumée de tabac, l'asthme bronchique provoqué fréquemment par l'allergie au pollen ou à d'autres substances, la pneumonie et la bronchopneumonie dues à la prolifération de bactéries pathogènes. dans les alvéoles pulmonaires, le cancer du poumon est également très lié au tabagisme et à la tuberculose pulmonaire, très fréquente dans certains pays et traditionnellement associée à la malnutrition, à la pauvreté, au surpeuplement et aux mauvaises conditions de vie.

Voici une liste incomplète de certaines maladies pulmonaires :

• Alvéolite allergique allergique allergique : aussi appelée pneumopathie d'hypersensibilité, sont un ensemble de maladies pulmonaires diffuses causées par une réaction immunitaire à des agents externes inhalés qui provoque une fibrose et une perte de la fonction pulmonaire. Il existe de nombreuses variétés en fonction de l'agent inhalé, souvent, ils sont des maladies professionnelles, telles que le poumon de l'agriculteur et le poumon du gardien des oiseaux.
• Asbestose : c'est une maladie irréversible causée par l'inhalation prolongée d'amiante. Après l'inhalation, l'amiante est fixé dans les poumons causant des cicatrices et un épaississement de la plèvre. C'est pourquoi les poumons ne se contractent pas ou ne se développent pas normalement.
• Asthme bronchique : une maladie caractérisée par une obstruction réversible des voies respiratoires.
• Bronchite : Lorsque l'inflammation n'apparaît que dans les voies respiratoires de gros calibre.
• Cancer du poumon : c'est l'une des maladies pulmonaires les plus graves et l'un des cancers les plus fréquents chez les humains. Selon l'apparence des cellules cancéreuses, une distinction peut être faite entre le cancer du poumon microcritique et le cancer du poumon non microcritique. Le premier est aussi appelé cancer de l'avoine, son taux d'incidence représente entre 10 et 15 % des cancers pulmonaires totaux diagnostiqués. La cellule non-petite se divise à son tour en adénocarcinome, carcinome épidermoïde et carcinome à grandes cellules. D'autres types de tumeurs malignes dans les poumons sont les tumeurs carcinoïdes, les lymphomes et les sarcomes. Le tabac est le facteur de risque le plus important lorsqu'il s'agit de souffrir d'un cancer du poumon, ce qui motive jusqu'à 80 % des décès dus à cette maladie.
• Fibrose kystique : une maladie génétique qui commence dans l'enfance et affecte la fonction du poumon et du pancréas.
• Pneumonie et bronchopneumonie : l'inflammation habituellement d'origine infectieuse affecte les alvéoles pulmonaires. La pneumonie et la bronchopneumonie ont été la principale cause de décès chez les enfants et les personnes âgées pendant de nombreux siècles. Actuellement, ils constituent un problème très sérieux statistiquement, et une grande partie de la mortalité sénile est due à cela.
• emphysème : maladie chronique caractérisée par l'élargissement permanent des espaces aériens distaux des bronchioles respiratoires et la destruction de la paroi alvéolaire, avec ou sans fibrose manifeste.
• MPOC : Les abréviations correspondent à une maladie pulmonaire obstructive chronique dont la principale cause est la fumée de tabac.
• Défaillance respiratoire : elle peut être aiguë ou chronique et est le résultat final de nombreuses maladies pulmonaires. Il est caractérisé par l'incapacité du corps à maintenir des niveaux d'oxygène artériel (dioxygène O₂) et de dioxyde de carbone (CO₂) adéquats pour les besoins du métabolisme cellulaire.
• Pneumothorax : il est produit par l'entrée d'air dans l'espace pleural, provoquant un collapsus pulmonaire. Certains symptômes sont une douleur aiguë dans la poitrine et la suffocation.
• Tuberculose : C'est une maladie infectieuse contagieuse qui est généralement transmise par l'air. Pendant de nombreuses années, il a été la maladie la plus grave de l'humanité.

Transplantation

La transplantation pulmonaire est l'une des dernières alternatives en cas d'insuffisance pulmonaire. Le poumon du donneur est obtenu à partir d'une personne déclarée morte au cerveau, mais qui reste avec un soutien de la vie. Les tissus doivent être aussi compatibles que possible afin qu'il n'y ait pas de rejet. Les premières transplantations pulmonaires ont été expérimentales avec des chiens, des agneaux et des singes entre 1947 et 1950.

Biologie animale comparée

Les "poumons" des invertébrés ne sont pas homologues aux poumons des vertébrés, puisqu'ils sont formés par l'invagination de l'ectoderme. À titre d'exemple on peut citer les quelicerados (araignée de mer, scorpion marin), et le gastéropode pulmonaire (escargot) où c'est la cavité palléale qui joue le rôle de poumon, communiquant avec l'extérieur par un petit trou appelé pneumostome. En général, les poumons permettent de respirer dans un environnement aérien, évitant la déshydratation.

Le poumon des vertébrés a son origine embryologique dans un repli de l'oesophage. Par conséquent, il est formé de l'endoderme, secondairement plié du mésoderme pour la vascularisation. Tous les chordés ont à un moment de leur cycle de vie le " pharynx perforé" (pharyngotremia ou fentes branchiales) qui a émergé dans les procordados comme un mécanisme d'alimentation de filtration.

Le système fonctionne en introduisant de l'eau avec des particules alimentaires, qui sont collées à la paroi du pharynx par les sécrétions muqueuses, tandis que l'eau sort par les fentes pharyngées. Lorsque les protovertébrés sont passés d'un système de vie filtrant à un autre prédateur, le pharynx a été modifié en tant qu'appareil d'alimentation musculaire, à travers lequel l'eau pouvait être pompée, dilatant et contractant la cavité.

⭐ Chez les poissons, ce pharynx perforé a été hérité mais n'est plus utilisé pour l'alimentation et les cloisons pharyngées sont situées dans les branchies.

Dans le monde animal, les poumons sont des structures spécialement adaptées à l'environnement terrestre et à la respiration aérienne. Sa fonction est de stocker l'air pour filtrer et absorber l'oxygène de l'air. La majorité des poumons présentent des cloisons ou des cloisons qui produisent une plus grande surface d'échange de gaz et une plus grande efficacité.

Les poissons respirant par les branchies dépensent 20 % d'énergie pour respirer, alors que les oiseaux et les mammifères n'en paient que 2 %. Il convient de noter que le métabolisme des oiseaux et des mammifères est beaucoup plus élevé, nécessitant de manger beaucoup plus souvent.

Poissons et amphibiens

Les poissons et les amphibiens effectuent des échanges gazeux à travers la peau, les poumons et l'oropharynx. Les poumons ont un seul poumon et les amphibiens ont deux petits poumons et sont simplement en forme de sac, donc ils ne sont pas très efficaces.

Selon les espèces et leur degré d'évolution, ils varient de simples sacs à parois lisses, dans les urodèles, à ceux divisés en plusieurs chambres des Anoures. Ils ont une série de favéoles. Ils introduisent de l'air dans les poumons par une surpression qui les différencie des oiseaux, des mammifères et des reptiles qui le font par dépression.

Cependant, la peau est l'organe respiratoire principal en raison de sa grande surface car elle leur permet de respirer partiellement pendant qu'ils restent humides ou submergés. Les têtards amphibiens, en raison de leur vie aquatique, ont 3 paires de branchies qui dépassent du corps. ⭐ Voir l'anatomie des poissons.

Reptiles

Chez tous les reptiles, la respiration est pulmonaire. Vos poumons ont des cloisons ou des cloisons qui offrent une plus grande surface d'échange de gaz et une plus grande efficacité. La zone totale d'échange de gaz est considérablement augmentée par rapport aux amphibiens. Les serpents (ophidiens) ont le poumon droit allongé et fonctionnel et le poumon gauche atrophié.

Les tortues de mer, en plus de la respiration pulmonaire, ont une respiration cloacale, à cause de leur égout vascularisé, elles absorbent l'O₂ dissous dans l'eau.

Oiseaux

Les oiseaux utilisent leurs deux petits poumons comme des soufflets qui y insufflent de l'air (par dépression) et des sacs aériens. Ces sacs d'air sont de grands sacs pleins d'air et reliés aux poumons. Les sacs aériens sont répartis entre les viscères de l'animal et s'étendent même à l'intérieur des os. La paroi des sacs n'est pas vascularisée, elle n'est pas là où l'échange intervient, elle survient seulement dans les poumons, mais dans une certaine mesure, l'air oxygéné diffuse à travers le corps, comme chez les oiseaux et les mammifères.

Les poumons de la "volaille" n'ont pas ni alvéoles ni favéoles mais une série de tubes parallèles les uns aux autres appelés "parabronches". L'efficacité pulmonaire est beaucoup plus élevée que chez les autres animaux parce que le flux d'air est unidirectionnel et qu'il n'y a plus de volume d'air résiduel. Chaque cycle comprend deux inhalations et deux exhalaisons. Les sacs d'air sont reliés aux poumons de telle sorte qu'environ 75 % de l'air inspiré les traverse et s'écoule directement dans les sacs postérieurs. qui servent de réservoir d'air frais.

En expirant cet air frais des sacs postérieurs, il est canalisé à travers les poumons et recueilli dans les sacs aériens antérieurs. De ces flux directement à l'extérieur. L'avantage d'un tel arrangement est que l'air oxygéné traverse toujours les poumons, tant en expiration qu'en inspiration.

L'air inhalé est porté par la trachée aux bronches, et de là aux poumons, où se trouvent les parabronches, avec des capillaires pour l'hématose, qui effectuent l'échange gazeux dans l'inspiration et l'exhalation. Les sacs d'air agissent également comme des réfrigérants, diminuant la chaleur excessive du corps.

Au niveau de la division de la trachée, dans les bronches, il y a un organe vocal appelé seringue, qui remplit la fonction de chanter.

Mammifères

Tous les mammifères, y compris les organismes aquatiques, sont des respirateurs pulmonaires. Ils sont caractérisés par avoir deux poumons bien développés et divisés en lobes. Les poumons sont logés dans la cavité pleurale, limitée par le diaphragme, qui est un muscle qui, avec sa distension et sa contraction, fait l'entrée et la sortie des gaz.

Les voies respiratoires sont la trachée qui bifurque en deux bronches chacune vers un poumon. Celles-ci continuent à bifurquer dans les bronchioles et se termine dans les alvéoles, dans le reste des animaux sont appelés favéoles.

L'échange de gaz (hématose) se fait dans les alvéoles. Les alvéoles sont des sacs aveugles entourés de capillaires sanguins. L'émission de sons est possible en raison de la présence de cordes vocales dans le larynx.

Entre un mammifère et un amphibien de taille égale, le premier a 10 fois plus de surface pulmonaire.

En rapport avec "poumon"

• branchie

  

  Une branchie est un organe respiratoire des poissons et d'autres animaux aquatiques (mollusques, crustacés, céphalopodes) qui permet, grâce à une forte...

• bronche

  

  Une bronche est un conduit pulmonaire des voies respiratoires acheminant l'air inhalé vers les poumons.

• bronchiole

  

  Une bronchiole est un conduit pulmonaire de moins de 1 mm de diamètre issu de la division des bronches et se terminant dans les alvéoles pulmonaires.

• pneumocyte

  

  Un pneumocyte est une cellule spécialisée formant l'épithélium pulmonaire dans les alvéoles pulmonaires.