Environnement
Systèmes de défense de l'appareil respiratoire

Le poumon est une vaste surface d'échange (75m²) avec l'extérieur ; c'est la plus grande frontière existant entre l'homme et son environnement. L'état de l'appareil respiratoire est donc très lié à la qualité de l'air inhalé et à ses capacités de défense, qui font l'essentiel des symptômes et de la mortalité de cause respiratoire.

L'appareil respiratoire a une fonction essentielle
les échanges gazeux : c'est le rôle le plus connu de l'appareil respiratoire qui permet l'échange de gaz entre le milieu extérieur et les cellules de l'organisme, l'entrée de l'oxygène et la sortie du gaz carbonique.
L'air alvéolaire doit être "épuré", à 37° et saturé en vapeur d'eau (taux d'humidité : 100%).
Le système de conduction de l'air (nez, bronches) a donc pour rôle d'épurer, de chauffer et d'humidifier un air extérieur dont la qualité est très variable.

Les échanges gazeux dépendent d'une deuxième fonction
l'épuration : c'est un rôle essentiel qui assure la bonne qualité de l'air qui arrive dans l'alvéole pulmonaire
Elle élimine les aérocontaminants nombreux et quelquefois toxiques qui polluent l'air inhalé (air ambiant). 
Elle rend l'air inhalé stérile au dessous des cordes vocales chez le sujet non fumeur.

L'arbre aérien est soumis à des agresseurs que l'on peut classer en 2 grandes catégories
les agresseurs aspécifiques qui agissent par leurs propriétés physico-chimiques ; 
dans cette catégorie on retrouve les agents irritants, certains agents infectieux, certains carcinogènes ;
les agresseurs spécifiques, peptidiques, qui agissent par leurs séquences hydro-carbonées ; 
dans cette catégorie on retrouve les allergènes, certains agents infectieux, certains carcinogènes.

Comment l'appareil respiratoire se défend-il et survit-il face à un environnement agressif ?

On peut considérer 2 systèmes de défense :
inné : réflexe, tapis muco-ciliaire, barrière épithéliale, réponse inflammatoire innée
adaptative : réponse inflammatoire acquise

Ce sont les moyens de défense immédiats

1. La Toux
augmente brutalement le débit aérien dans les bronches et la trachée (V = 85 % vitesse du son),
décolle et propulse le mucus vers le pharynx et la bouche,
dépend de stimuli mécaniques et chimiques,
intéresse surtout les bronches proximales ; mais la pression développée fait remonter les sécrétions depuis les bronches les plus distales.
C'est le système de défense le plus rapide et le plus efficace de l'appareil respiratoire. C'est pourquoi on ne doit jamais prendre de médicaments contre la toux sans avoir examiné attentivement les causes et les conséquences de la toux

2. La Bronchoconstriction
Il s'agit d'une contraction des bronches.
Elle peut être initiée par de multiples agresseurs, gazeux, liquides ou solides, à partir du nez, du larynx ou de la trachée. Lorsqu'elle est exagérée, on parle d'hyperréactivité bronchique ; c'est ce que l'on observe dans l'asthme.

3. L'Éternuement
Il est fait d'inspirations successives avec expulsion et passage d'air par le nez.
Il expulse le mucus et les sécrétions nasales.

4. L'Apnée
C'est l'arrêt de la respiration.

1/ LES AEROCONTAMINANTS GAZEUX

La pénétration
3 possibilités :
dissolution : fonction de la solubilité dans l'eau (ex : Le SO2 est presque totalement dissous dans le nez mais il pénètre dans les bronches si le nez est bouché)
adsorption : la molécule gazeuse se colle sur un autre aérocontaminant qui l'entraîne avec lui
transformation chimique

La captation
rhino-pharyngée et trachéo-bronchique
mucus : captation du gaz en fonction de sa solubilité dans l'eau (ex : le nez capte 90% du SO2, 90 % du NO2, mais 0 % du CO)
l'importance du nez, point de départ des voies respiratoires, qui assure le réchauffement, l'humidification et l'épuration donc le conditionnement de l'air.
bouche : captation de 15% des gaz dégagés par une cigarette en 2 sec
alvéole pulmonaire : 
surfactant : captation fonction de la solubilité dans les graisses (ex : hydrocarbures)

L'absorption
Elle dépend de :
la pression partielle du gaz inspiré
la solubilité dans le plasma
l'affinité pour l'hémoglobine

2/ LES AEROCONTAMINANTS PARTICULAIRES

L'anatomie des voies aériennes fait que la plupart des particules inhalées ou aspirées sont stoppées dans les voies aériennes, bien avant d'avoir atteint l'alvéole pulmonaire.

Après les poils du nez se trouvent les cornets puis un virage à 90° vers le pharynx. Dans les voies aériennes il y a plus de 20 divisions de plus en plus étroites avant d'atteindre l'alvéole pulmonaire.

Les particules
elles jouent souvent le rôle de transporteur pour des micro-organismes ou des gaz
elles potentialisent leurs effets entre elles

La pénétration
Elle est fonction de la taille, la forme, la densité de la particule, la morphologie de l'appareil respiratoire, et le type ventilatoire du sujet.

La captation
Elle se fait selon quatre modes de déposition :
inertie : elle est proportionnelle à la masse et à la vitesse de la particule. Les plus grosses particules (> 10µm) sont captées dans les voies aériennes supérieures où la vitesse du courant aérien est la plus élevée. Cette captation par impaction se fait jusque sur les premières divisions bronchiques.
sédimentation : c'est l'effet de la gravité ; elle intéresse des particules de diamètre situé entre 5-0,2µm ; elle se fait surtout dans les voies aériennes distales où le débit gazeux est faible.
diffusion : elle intéresse les particules de diamètre inférieur à 0,2µm ; elle est due à l'agitation de ces particules sous le bombardement des molécules de gaz.
interception : elle intervient lorsque le diamètre de la particule est supérieur au diamètre de la bronchiole.

La plupart des molécules dont le diamètre est situé entre 0,1 et 0,5µm restent suspendues dans l'air et sont expirées.

L'épuration
C'est le mécanisme par lequel l'arbre respiratoire se débarrasse des aérocontaminants. Elle peut être immédiate, retardée, à long terme ou nulle, c'est la rétention.

1- l'épuration mécanique
Elle s'exerce des voies aériennes proximales aux bronchioles terminales.
naso-pharynx
Les grosses particules, captées par cette région, sont prises dans le mucus et éliminées avec lui par les cils des voies respiratoires (appareil muco-ciliaire). Les éternuements, le mouchage ou la déglutition finissent de nous en débarrasser.
trachée et bronches
Le même appareil muco-ciliaire en élimine les aérocontaminants vers le pharynx à la vitesse moyenne de 10 à 20mm/mn ; puis la déglutition, la toux, et l'expectoration finissent de nous en débarrasser
De nombreux facteurs influencent la vitesse de ce transport muco-ciliaire, au premier rang desquels le tabac qui la ralentit considérablement.

Lorsqu'elles arrivent dans les alvéoles, les particules peuvent être renvoyées dans les bronches avec l'élimination naturelle des produits d'origine alvéolaire, ou passer dans l'organisme à travers l'alvéole.

Les systèmes de défense adaptables sont plus complexes et moins immédiatement efficaces
la réponse inflammatoire acquise, dans laquelle interviennent des anticorps et des cellules spécialisées (ex : système de défense anti-infectieux)
l'épuration métabolique, dans laquelle l'organisme modifie les aérocontaminants par action chimique (ex : certains hydrocarbures).

Tous ces systèmes de défense sont dépendants de facteurs liés au sujet lui-même
Génétique
Age, sexe
Maladie pré-existante (asthme, autres)
Tabagisme
Équilibre nutritionnel, hormonal
Exercice
autres
qui sont susceptibles de moduler leur efficacité.