Histologie broncho-pulmonaire

Plan
   Définitions

   Rappels

   L'arbre bronchique

   Le poumon périphérique

   Plèvre et cavité pleurale

   Conclusion

Le poumon comporte 2 secteurs anatomiques : l’arbre bronchique et le poumon périphérique. 
Ces 2 secteurs sont continus mais diffèrent par  
leur structure histologique, 
leur fonction,
les procédures d'exploration,  
les problèmes pathologiques qu'ils posent.

Un épithélium est un ensemble de cellules juxtaposées.

On distingue :
	les épithéliums de revêtement qui recouvrent les principales cavités de l'organisme ainsi que la surface du corps (cet épithélium s'appelle alors épiderme).
	les épithéliums glandulaires dont les cellules élaborent un produit de sécrétion : par exemple du mucus.

Ainsi, un cancer développé à partir d’un épithélium qui ressemble à celui de l’épiderme s’appelle un carcinome épidermoïde. Un cancer développé à partir d’un épithélium de type glandulaire s’appelle un adénocarcinome.

Le chorion est la couche (souvent située immédiatement sous l'épithélium) composée d'un tissu conjonctif dans lequel circulent vaisseaux et nerfs. Le tissu conjonctif est fait d'une substance fondamentale (eau et glycoaminoglycannes) et de fibres (collagène, élastiques etc…).

On parle de muqueuse pour désigner la couche qui est composée de l'épithélium et du chorion.

Souvent les "tubes" (digestif, bronches etc…) sont revêtus de différentes couches.

En partant de la lumière, ces couches se nomment :
- muqueuse
- sous-muqueuse
- musculeuse correspondant au muscle
- adventice.

Une des particularités des bronches est d'avoir en plus une couche de cartilage.

La structure de l’arbre bronchique est étroitement adaptée à sa fonction : conduction et conditionnement de l’air.

Conduction de l’air

Les voies aériennes se divisent de façon dichotomique : chaque bronche mère donne 2 bronches filles. Il y a 23 générations de voie aérienne dont les 16 premières sont "conductrices". Ainsi à la trachée succèdent 2 bronches souches, 5 lobaires, 20 segmentaires et environ 3000 bronchioles lobulaires.

La structure histologique de la paroi des voies aériennes est très bien adaptée à la conduction car elle permet d’associer rigidité, flexibilité et extensibilité. Elle est formée de différentes couches dont la composition et la répartition varient de la trachée à la bronchiole afin de s’adapter au mieux au diamètre des voies aériennes et à leur fonction.

La muqueuse tapisse la lumière bronchique. Elle est composée d’un épithélium de type respiratoire reposant sur une membrane basale et d’un chorion conjonctif constitué de fibres collagènes et élastiques, contenant des vaisseaux sanguins et lymphatiques. Les fibres élastiques permettent une certaine flexibilité et un retour à la normale après dilatation des bronches.

Entre le chorion et le cartilage s’insère un muscle lisse, absent au niveau de la trachée mais présent sur tout l’arbre bronchique. Au niveau de la trachée, le muscle est situé à la partie postérieure du mur cartilagineux. La contraction musculaire permet de réguler le flux aérien lors de l’inspiration et de l’expiration.

Entre le muscle et le cartilage, la sous-muqueuse contient outre les trajets vasculaires et lymphatiques, des glandes séromuqueuses s’ouvrant dans la lumière bronchique.

La couche cartilagineuse est variable de la trachée à la bronchiole. Elle assure la rigidité de l’arbre bronchique et évite l’occlusion complète des lumières bronchiques. La trachée est maintenue par une armature de 16 à 20 anneaux cartilagineux en forme de fer à cheval réunis à la partie postérieure par un tissu fibro-musculaire. Les bronches extra-pulmonaires sont encerclées par un anneau cartilagineux. Les bronches intra-pulmonaires acquièrent une armature cartilagineuse en plaques irrégulières réparties sur toute la circonférence. La quantité de plaques diminue au fur et à mesure de la diminution du diamètre bronchique et disparaît au niveau des bronchioles (dont le diamètre est inférieur à 5 mm).

Enfin l’adventice (la couche la plus externe) est constituée d’un tissu conjonctivo-adipeux lâche contenant vaisseaux et nerfs.

Conditionnement de l’air

Ce conditionnement est principalement sous la responsabilité de l’épithélium bronchique et des glandes séro-muqueuses. Là encore la structure de l’épithélium varie en fonction du diamètre des voies aériennes. Au niveau des bronches l’épithélium respiratoire est pseudo-stratifié : toutes les cellules sont rattachées à la membrane basale. Cette pseudo-stratification disparaît au niveau des bronchioles. L’épithélium est alors unistratifié : cylindrique puis cubique.

L’épithélium respiratoire est composé de 5 types de cellules :

Les cellules ciliées sont les plus abondantes. Ces cellules ciliées jouent un rôle fondamental dans l’épuration pulmonaire.

Les cellules caliciformes (1 pour environ 5 cellules ciliées) ont un noyau refoulé vers la base par une vacuole supranucléaire contenant du mucigène qui participe, avec les secrétions des glandes séro-muqueuses à la formation du mucus. Celui-ci permet d’emprisonner les impuretés de l’air inspiré et d’absorber certains gaz (SO₂, ozone…). Les cellules ciliées persistent dans les bronches de petit calibre au delà des cellules caliciformes. Le nombre de cellules caliciformes augmente avec celui des impuretés dans l’air inspiré. Le nouveau-né en est dépourvu. A l’opposé, il existe une hyperplasie des cellules caliciformes chez les fumeurs.

Les cellules basales sont des petites cellules situées dans la partie profonde de l’épithélium contre la membrane basale. Elles sont très importantes dans le renouvellement cellulaire car elles sont capables de remplacer n’importe quel autre type de cellule bronchique.

Les cellules à bordures en brosse ne sont visibles qu’en microscopie électronique.

Les cellules chromaffines ou argentaffines sont peu nombreuses, visibles en microscopie électronique ou sur coupe histologique après un immunomarquage à l’aide de marqueurs neuro-endocrines (comme la chromogranine A ou la Synaptophysine). Ces cellules se groupent pour former des corps neuro-épithéliaux : chémorécepteurs capables de détecter les variations de teneur en O₂ ou CO₂ de l’air.

Le rôle des glandes séro-muqueuses est lui aussi important dans le conditionnement de l’air. Celui du mucus est décrit ci-dessus. La sécrétion des glandes séreuses humidifie l’air préalablement purifié par le mucus et les cils.  

Exploration anatomo-pathologique de l’arbre bronchique 

Les prélèvements réalisés par endoscopie bronchique sont cytologiques et histologiques.  
Les biopsies réalisées avec une pince ramènent du tissu. Elles montrent l’architecture de la muqueuse à la sous-muqueuse ; parfois du cartilage est visible. 
Le brossage réalisé avec une brosse introduite dans l'endoscope, ramène uniquement des cellules. Ces 2 types de prélèvement sont complémentaires pour une bonne analyse.

Le territoire desservi par une bronchiole respiratoire est considéré comme une unité fonctionnelle de tissu pulmonaire appelée acinus pulmonaire ou " lobule pulmonaire primaire ".

Zone de conduction : la bronchiole terminale

Les bronchioles sont les ramifications les plus fines de l’arbre bronchiques de diamètre inférieur à 1 mm. Elles n’ont ni cartilage ni glandes séro-muqueuses. Elles sont revêtues d’un épithélium cylindrique simple fait de cellules ciliées qui sont progressivement associées au niveau des bronchioles terminales à des cellules de "Clara". Les cellules de Clara sont des cellules pyramidales dont le pôle apical est garni de microvillosités. Dans la partie apicale de leur cytoplasme existent des grains de sécrétion expulsés par exocytose. Ce produit fait de glycosaminoglycanes se répand sur la surface bronchiolaire afin de la protéger. Le chorion est riche en fibres élastiques. Le muscle devient discontinu mais toujours actif : il se contracte en fin d’expiration et se relâche à l’inspiration. En cas de crise d’asthme la contraction se prolonge et l’inspiration devient difficile. A noter la présence tout au long des bronchioles suivant les trajets lymphatiques d’un tissu lymphoïde. Celui ci peut devenir hyperplasique au cours de tout type d’agression bronchiolaire. La présence de follicules lymphoïdes est alors responsable d’une lésion appelée "bronchiolite folliculaire".

Zone de transition : la bronchiole respiratoire

Cette zone est extrêmement vulnérable car elle est située entre les voies de conduction et d’échanges gazeux. Ainsi des lésions atteignant la bronchiole respiratoire sont fréquentes chez les fumeurs. Il existe 3 générations de bronchioles respiratoires. Leur structure histologique est identique à celle de la bronchiole terminale à ceci près que plus elles sont périphériques plus leur paroi est interrompue par la présence d’alvéoles. Leur chorion contient des cellules musculaires dispersées.

Zone d’échanges gazeux : l’acinus pulmonaire (ou lobule pulmonaire primaire) et la barrière alvéolo-capillaire

Au fur et à mesure le nombre d’alvéoles s’ouvrant dans la bronchiole respiratoire est tellement important qu’il n'y a plus réellement d’épithélium bronchiolaire :  on parle alors de canal alvéolaire. Un acinus (ou lobule pulmonaire primaire) est constitué d’une bronchiole respiratoire donnant naissance à 3 à 6 canaux alvéolaires. Chaque canal alvéolaire lui même se divise 2 à 3 fois. Chaque canal alvéolaire final s’ouvre au niveau de l’atrium sur 2 ou 3 sacs alvéolaires. A ce niveau le muscle disparaît, l’armature est uniquement faites de fibres collagènes et élastiques. Les fibres élastiques permettent aux alvéoles de s’élargir lors de l’inspiration. Les alvéoles se contractent ensuite "passivement" lors de l’expiration. Les fibres collagène évitent une trop grande distension des murs alvéolaires et donc leur rupture.  

Les alvéoles sont des "sacs" de 200µm de diamètre. Leur structure histologique est adaptée à leur fonction essentielle : l’échange oxygène/gaz carbonique. 
La surface d’échange de l’ensemble des 300 millions d’alvéoles représente à peu près 140 m² ; 12000 L d'air filtrés face à 6000 L de sang perfusés par jour.
Dans chaque alvéole on distingue la lumière alvéolaire bordée par un épithélium alvéolaire et le "mur" ou cloison inter alvéolaire (interstitium) où circule un réseau capillaire abondant.

A l’état normal les principaux éléments cellulaires retrouvés dans la lumière alvéolaire sont les macrophages qui se déplacent sur la paroi alvéolaire, immergés dans le surfactant.

La barrière alvéolo-capillaire (air-sang) de 0,1 à 0,5 µm d’épaisseur, est formée par différentes couches ; de l'air vers le sang :
	le surfactant (phospholipides et protéines)
	un film aqueux de quelques microns
	les pneumocytes
	l'interstitium pulmonaire :  myofibroblastes : rôle discuté
	la membrane basale résultant de la fusion de la membrane basale des pneumocytes d’un côté et des cellules endothéliales de l’autre
	les cellules endothéliales forment la paroi des capillaires ; elles ont une fonction métabolique importante (angiotensine, prostaglandine, bradykinine, sérotonine).
	Cette barrière est perméable aux gaz ainsi l’oxygène qui est amené dans la lumière alvéolaire lors de l’inspiration passe à travers la barrière dans la circulation capillaire et sera transporté dans tout l’organisme par la circulation vasculaire. A l’inverse, le gaz carbonique, ramené aux poumons par la circulation capillaire, passe à travers la barrière alvéolo-capillaire et est éliminé lors de l’expiration.
	En cas d’agression le poumon périphérique réagit dans un premier temps par un élargissement des murs alvéolaires en rapport avec un afflux d’éléments inflammatoires (polynucléaires, lymphocytes). Puis ces lésions peuvent avoir une évolution fibrosante : les murs alvéolaires sont alors siège d’une hyperplasie de fibres musculaires puis d’une fibrose collagène.

Exploration anatomo-pathologique du poumon périphérique

Le lavage broncho-alvéolaire est l’examen le moins invasif pour étudier le poumon périphérique. Il consiste à envoyer, par voie endoscopique, un liquide qui va tapisser les alvéoles. Le liquide récupéré contiendra alors la population cellulaire des lumières alvéolaires. Les modifications quantitatives et qualitatives de ce liquide témoignent des différents types d’agression. Par exemple en cas de sarcoïdose il existe, dans le lavage, une augmentation des lymphocytes.

Le poumon périphérique est aussi exploré histologiquement soit par biopsie distale transbronchique soit par prélèvement chirurgical.

Chaque feuillet est revêtu d’un épithélium unistratifié fait de cellules mésothéliales qui 
expriment la vimentine, les cytokératines de haut poids moléculaire et la cahétinine
phagocytent les fibres de crysotile, mais aussi les particules de quartz, latex, les bactéries et mycobactéries. 
Pour cette raison les tumeurs malignes primitives de la plèvre, les mésothéliomes, sont fréquents chez les sujets ayant travaillé dans l’amiante.
Ces cellules mésothéliales recouvrent une double couche fibro-élastique encadrant un tissu conjonctif. Dans ce dernier circulent de nombreux lymphatiques, des capillaires et des filets nerveux. 

Les 2 feuillets délimitent une cavité virtuelle : la cavité pleurale qui contient à l’état normal 
peu de liquide (0,5 à 1mL de liquide pleural avec 1-2g de protides par 100mL) qui a un rôle lubrifiant
1500 à 4500cellules (mononucléaires)/100mL 
De nombreuses conditions pathologiques sont responsable d’un afflux de liquide par exsudation dans la cavité pleurale, responsable d’un épanchement pleural.

Réf :  Anthony VB. Immunological mechanisms in pleural disease. Eur respir J 2003;21:539-44

En pathologie tumorale, le pathologiste doit faire le diagnostic de tumeur bénigne ou maligne, préciser le type histologique des tumeurs malignes et leur bilan d’extension (ganglions, plèvre envahis etc…). En effet les cancers bronchopulmonaires se divisent essentiellement en 2 types histologiques : ceux qui seront éventuellement opérables (carcinome épidermoïde et adénocarcinome) et ceux qui doivent bénéficier d’un traitement chimiothérapique (les carcinomes neuroendocrines de haut grade, principalement les carcinomes à petites cellules).

En pathologie non tumorale, le rôle du pathologiste sera de faire un diagnostic étiologique d’une maladie (par exemple confirmer le diagnostic de sarcoïdose) et de préciser son degré de gravité (par exemple dans la sarcoïdose, évaluer le degré de lymphocytose dans le lavage bronchiolo-alvéolaire).

Au total un diagnostic anatomo et cytopathologique ne peut se faire que sur des prélèvements histologiques et cytologiques techniquement de bonne qualité. Il n’a de valeur que s’il est intégré dans le contexte clinique ce qui nécessite une bonne échange d’informations entre pneumologue et pathologiste.

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