Les poumons – rôle fondamental dans la respiration

les poumonsLes poumons sont les organes contenus dans le thorax jouant un rôle fondamental dans la respiration en permettant les échanges gazeux. Le poumon droit et le poumon gauche, dont un seul suffit à assurer une vie presque normale, fournissent l’oxygène à l’ensemble de l’organisme et permettent l’élimination du gaz carbonique contenu dans le sang. Il s’agit d’organes pairs et asymétriques. Le poumon droit possède 3 lobes, le gauche deux lobes. Les poumons sont enveloppés par des membranes de protection et de recouvrement : les plèvres pulmonaires encadrant le médiastin, l’ensemble repose sur la coupole diaphragmatique.

Vertébrés
Outre les échanges gazeux, les poumons participent à d’autres fonctions, comme par exemple la régulation du métabolisme acido-basique ainsi qu’un rôle de filtration du sang en éliminant de petits caillots.

Le poumon des Vertébrés prend son origine embryologique dans une excroissance du pharynx. Il est désormais admis que cette origine est différente de celle de la vessie natatoire. L’un des arguments fort est que les poumons sont une divergence de la paroi ventrale et non dorsale du pharynx.

Serpents
Chez la majorité des serpents un seul poumon subsiste, le poumon droit, le gauche étant soit atrophié soit absent. On trouve un poumon gauche fonctionnel chez les espèces primitives de boa et de python. Ce poumon est vestigial ou complètement absent chez les autres serpents. Comme la majorité des organes internes des serpents, du fait de l’addition des vertèbres supplémentaires, il est allongé.

L’unique poumon droit a acquis de nouveaux diverticules chez certaines espèces :

Un poumon trachéen, une extension à l’amont du poumon droit, qui permet la respiration lors de l’ingestion d’une proie.
Une partie inférieure développée servant à régler l’équilibre hydrostatique chez les espèces aquatiques, comme la vessie natatoire chez les poissons.

Les serpents ont une trachée soutenue par des anneaux cartilagineux qui la maintiennent béante y compris lors de l’ingestion d’une proie les empêchant ainsi de s’étouffer.

L’Homme possède deux poumons, gauche et droit, deux organes thoraciques, séparés l’un de l’autre par le médiastin, médialement. Ils sont posés sur le diaphragme et protégés par la cage thoracique en avant, en dehors et en arrière, sauf au niveau de leur sommet, car ils dépassent le bord supérieur de la première côte, et montent même jusqu’au dessus de la clavicule, à la base du cou, dans le creux supraclaviculaire.

Le poumon droit est divisé en trois lobes (supérieur, moyen et inférieur), le gauche divisé en deux lobes (supérieur et inférieur). À gauche, la partie lingulaire du lobe supérieur correspond au lobe moyen droit, tandis que la partie culminale (culmen) correspond au lobe supérieur droit. Les lobes sont séparés par des scissures, deux à droite (la grande ou « oblique », et la petite ou « horizontale ») et une à gauche (l’oblique).

Chaque lobe des poumons est divisé en segments pulmonaires :
Poumon droit     Poumon gauche
Lobe pulmonaire supérieur                         Lobe pulmonaire supérieur
Segment Apical     Le Culmen
Segment Apical
Segment Antérieur (ventral)                        Segment Antérieur (ventral)
Segment Postérieur (dorsal)                         Segment Postérieur (dorsal)
Lobe pulmonaire moyen                                La Lingula
Segment Externe (latéral)                             Segment Supérieur
Segment Interne (médial)                             Segment Inférieur
Lobe pulmonaire inférieur                             Lobe pulmonaire inférieur
Segment Apical (Fowler)                                Segment Apical (Fowler)
Segment Péricardiaque (para-cardiaque)   Segment Péricardiaque (para-cardiaque)
Segment Antéro-basal (ventro-basal)         Segment Antéro-basal (ventro-basal)
Segment Latero-basal                                    Segment Latero-basal
Segment Postero-basal                                   Segment Postero-basal

La vascularisation pulmonaire artérielle est double : le système pulmonaire et bronchique. Les artères pulmonaires apportent le sang veineux du ventricule droit pour l’oxygénation, leur parcours suivant les bronches. Les artères bronchiques proviennent de l’aorte ou des artères intercostales et apportent le sang oxygéné à la paroi bronchique au niveau des bronchioles terminales.

Les poumons sont reliés aux côtes de la cage thoracique par deux membranes appelées plèvres. L’inspiration et l’expiration sont sous le contrôle des muscles intercostaux et du diaphragme qui déforment la cage thoracique et donc les poumons via le jeu des plèvres.
Physiologie
Schéma de l’appareil respiratoire de l’homme.
Détail des alvéoles et de la circulation pulmonaires

Les poumons sont ventilés par les mouvements thoraciques lors de l’inspiration et de l’expiration, qui constituent un cycle respiratoire. En même temps, les alvéoles reçoivent du sang pompé par le cœur droit. Au repos, 4 litres d’air et 5 litres de sang traversent les poumons par minute. Lors d’un effort, ces quantités peuvent varier de manière importante (jusqu’à 160 litres d’air et 30 litres de sang par minute). Ces apports permettent aux alvéoles de remplir leur rôle d’échanges gazeux, à travers de fines membranes qui séparent les alvéoles des capillaires sanguins.

Le poumon est une porte d’entrée pour certains microorganismes, virus, gaz et micro- ou nanoparticules toxiques. En cas d’exposition chronique ou dépassant un seuil de toxicité aiguë, ces organismes et contaminants peuvent être d’intoxication et/ou de phénomènes inflammatoires et allergiques. Ainsi l’exposition à la pollution particulaire de l’air est source de phénomènes inflammatoires (facteur favorisant la cancérisation).

Voies aériennes
L’air passe par le nez (la voie habituelle au repos) ou par la bouche, pour traverser le pharynx et le larynx, qui constituent les voies aériennes supérieures. Il parvient ensuite au niveau de la trachée qui se divise en deux bronches souches (au niveau de T5, de la carène), pour se subdiviser de nombreuses fois, jusqu’à former les bronchioles terminales. Jusqu’à ce niveau, il n’y a aucun alvéole, d’où son nom de partie conductrice. Ensuite s’embranchent les bronchioles respiratoires, point de départ de la partie respiratoire. Celle-ci contient les alvéoles, où peuvent avoir lieu les échanges gazeux.

En plus de leur rôle de conduction de l’air, les voies aériennes supérieures assurent le conditionnement de l’air. Elles permettent ainsi de réchauffer l’air jusqu’à la température de 37 °C (température corporelle) et d’en assurer la saturation en eau. De plus l’air subit un filtrage, en effet tout le long des voies respiratoires sont disposées des cellules sécrétant du mucus, des glandes et des cellules ciliées. Ceci permet de créer une couche de mucus tapissant les voies, et ainsi de fixer les particules (poussières, bactéries, …) traversant les dites voies. Le mouvement des cils (des cellules ciliées) déplace ce mucus en direction du pharynx permettant son élimination dans le tube digestif (on parle d’escalateur mucociliaire). Ceci constitue un mécanisme important de défense des poumons contre les agressions extérieures. De plus, on retrouve des macrophages, qui, par leur action de phagocytose, complètent ce système de défense.

Alvéoles
Schéma en coupe des cellules d’un alvéole.

C’est dans les alvéoles, petits sacs terminant les voies respiratoires, appelés sacs pulmonaires ou vésicules pulmonaires, que se produisent les échanges gazeux. Ils sont tapissés d’une paroi très fine (jusqu’à 0,2 μm ; pour comparaison, le diamètre des globules rouges est de 7 μm) contenant les capillaires. La surface totale destinée aux échanges est d’environ 130 m², soit la taille d’un terrain de volley. Ceci permet aux alvéoles d’assurer leur rôle, qui est de transmettre l’oxygène au sang et d’en extraire le dioxyde de carbone.

À ce niveau, on retrouve les pneumocytes de type 2, qui sécrètent le surfactant. La présence de ce dernier est essentielle, dans la mesure où il permet de diminuer la tension superficielle en permettant ainsi une distension pulmonaire plus facile. Pour comparaison, son rôle est le même que le savon qu’on ajoute à l’eau afin de former des bulles de savon. Il prévient le collapsus des alvéoles en phase d’expiration. Il est lavé par l’eau lors des noyades ce qui impose une surveillance intensive des noyés réanimés.

Les mouvements de l’air pendant la ventilation pulmonaire
Dépendent essentiellement de la contraction des muscles respiratoires qui provoque un gradient de pression entraînant l’air à l’intérieur des poumons. L’inspiration est donc qualifiée d’active, la contraction du diaphragme, qui augmente le diamètre vertical de la cage thoracique et des muscles intercostaux externes, qui augmente le diamètre antéropostérieur, entraîne une diminution de la pression à l’intérieur des poumons et donc une entrée d’air.

L’expiration naturelle est un phénomène passif, résultant de forces de rappel élastiques lorsque les muscles se relâchent qui font revenir la cage thoracique à son volume de début d’inspiration et donc chassent l’air des poumons. On peut néanmoins réaliser une expiration forcée, qui est active. Elle fait intervenir les muscles abdominaux et les muscles intercostaux internes.

Les échanges et le transport des gaz
La respiration externe, pulmonaire, permet la transformation du sang désoxygéné qui vient du cœur en sang oxygéné, qui y retournera pour être redistribué à l’ensemble du corps. Les échanges entre les alvéoles et le sang sont en fonction des différences des pressions partielles, un gaz diffusera de la pression élevée vers la pression basse selon la loi de Fick. La pression partielle des alvéoles étant de 100 mmHg pour le dioxygène et de 40 mmHg pour le dioxyde de carbone quand respectivement elle est de 40 mmHg et de 46 mmHg dans le capillaire, l’O2 va des alvéoles jusqu’au sang et le dioxyde de carbone fait le chemin inverse.
Le temps de contact entre le sang et les alvéoles est de 0,75 seconde, mais un tiers du temps seulement suffit pour atteindre les équilibres. Le système cœur-poumons est appelé petite circulation ; cette dernière a été mise en évidence la première fois par le médecin arabe Ibn Nafis en 1242 au Caire
La régulation de la respiration

La respiration se déroule de façon inconsciente et rythmique grâce à l’activité de certains neurones du tronc cérébral. Sa régulation dépend essentiellement de la pression partielle de dioxyde de carbone dans le sang, celle-ci étant captée par deux types de chémorécepteurs localisés en périphérie et dans le système nerveux central. Les premiers se situent dans la crosse de l’aorte et à la bifurcation des carotides, les seconds se situent sur la face ventrale du bulbe rachidien. Toute modification de la teneur en dioxyde de carbone dans le sang entraîne une réponse du rythme et de la profondeur de la ventilation. Des modulations des activités respiratoires peuvent aussi être dues à d’autres stimulations, comme par exemple au cours des émotions (peur, excitation… ).

Le maintien de la stérilité pour assurer une capacité respiratoire
Le poumon, organe complexe, est maintenu stérile par les sécrétions qu’il génère, en particulier par un certain nombre de constituants antimicrobiens présents dans le mucus. En sus des glycoprotéines, exemple mucines, on trouve des protéines antimicrobiennes du type lactoferrine, lysozyme, lactoperoxydase. On trouve également d’autres protéines de type duox qui permettent la production de peroxyde d’hydrogène, peroxyde nécessaire à la production d’hypothiocyanite. On notera que cette fonction est altérée chez les patients atteints de mucoviscidose.

Rôle du système nerveux autonome
Une stimulation sympathique de l’arbre bronchique provoque une dilatation des bronches ainsi qu’une inhibition de la sécrétion de mucus. A contrario, une stimulation parasympathique provoque une constriction des bronches ainsi qu’une stimulation de la sécrétion de mucus.

Les artères – des couches concentriques

Une artère (du grec αρτηρία, artêria) est un vaisseau qui conduit le sang du cœur aux autres tissus de l’organisme.

Structure
Une artère est constituée de plusieurs couches concentriques :

L’intima (au contact direct du sang) constituée d’un endothélium (composé de cellules épithéliales pavimenteuses) et d’une couche sous-endothéliale qui correspond à un tissu conjonctif lâche. L’endothélium et la couche sont séparés par une lame basale.
La média, constituée de fibres musculaires lisses (plus ou moins abondantes), de fibre de collagène et de fibres d’élastine (plus ou moins abondantes). Elle est limitée :
par une limitante élastique interne, circulaire
par une limitante élastique externe, longitudinale

qui sont plus ou moins visibles en microscopie.

L’adventice (en périphérie) constituée de fibres de collagène et d’élastine, ainsi que de cellules adipeuses (adipocytes)

À la différence des veines, les artères ne disposent pas de valves. Les veines sont roses et flasques.

Fonctions
Les artères distribuent un sang à haute pression éjecté des ventricules cardiaques vers les différents tissus du corps. Les artères doivent s’accommoder des grandes variations de pression engendrées par l’activité cardiaque. Pour y parvenir, elles sont entourées de fibres musculaires lisses capables de se contracter (vasoconstriction) ou de se détendre (vasodilatation) en fonction des signaux nerveux et hormonaux reçus.

Il existe 2 grands types d’artères : les artères pulmonaires et les artères systémiques.

Les artères pulmonaires sont issues du tronc pulmonaire, lui même en continuité du ventricule droit du cœur. Elles charrient un sang pauvre en dioxygène, qui va rejoindre la micro-circulation pulmonaire pour s’oxygéner lors de leur passage autour des alvéoles pulmonaires.

Les artères systémiques sont celles qui apportent un sang riche en dioxygène (et en nutriments) vers les cellules pour leur permettre d’assurer leur survie.

Anatomie
Anatomie de la paroi d’une artère.

Chez l’embryon, les artères qui se constituent dès le début du développement embryonnaire pour conduire le sang du cœur vers les organes périphériques guident aussi les veines qui en assurent le retour vers le cœur.

L’artère principale est l’aorte ; gros vaisseau, naissant du cœur, en continuité avec le ventricule gauche, qui commence par monter en haut et à droite, tourne vers la droite, pour se diriger du côté de l’hemithorax gauche (crosse de l’aorte), puis redescend vers l’ombilic, où elle se divise en deux artères iliaques primitives ou communes.

Pathologies des artères
On appelle artériopathie une maladie des artères ou des artérioles.

Athérosclérose et athérome
Dissection aortique
Hypertension artérielle
Insuffisance coronarienne (ou angor, angine de poitrine)
Artériopathie oblitérante des membres inférieurs
Maladie de Horton
Malformation artérielle
Anévrisme

L’embolie pulmonaire est une maladie à part.

L’estomac – poche stomacale

L’estomac (en grec ancien στόμαχος) (aussi appelé poche stomacale) est la portion du tube digestif en forme de poche, située entre l’œsophage et le duodénum. L’estomac reçoit les aliments mâchés dans la bouche et déglutis dans l’œsophage. Chez l’être humain, l’organe est en forme de J majuscule, à l’âge adulte il fait 15 cm de haut, contient 0,5 l à vide, et peut contenir jusqu’à 4 litres. L’estomac est en rapport anatomique avec le foie (à droite), la rate (à gauche), le pancréas (en arrière), le diaphragme (en haut) et les intestins (en bas). Il est situé au-dessus du mésocôlon (étage sus-mésocolique).

La branche de la médecine qui s’occupe de l’estomac est la Gastro-entérologie.

L’estomac permet d’assurer la digestion par ses fonctions mécanique (brassage) et chimique en mélangeant les aliments aux sucs gastriques (eau, acide chlorhydrique, enzymes). Pour une digestion idéale, le pH de l’estomac est compris entre 1,5 (pendant la nuit) et 5 (en début de digestion) : les enzymes gastriques fonctionnent à pH acide.

Le produit de la transformation par l’estomac est une pâte, appelée chyme qui se déverse dans le duodénum par le pylore. C’est dans le duodénum que le chyme acide va être neutralisé par les bases produites de la bile et du suc pancréatique. Cette neutralisation produit des sels minéraux assimilables, dont certains passent dans l’organisme directement à travers la paroi du duodénum grâce à des hormones produites par les glandes surrénales, les minéralocorticoïdes.

La durée de la digestion dans l’estomac varie environ entre 3 et 7 heures.

L’estomac se caractérise de face par une forme en J et présente une ouverture en haut, le cardia qui permet la jonction avec l’œsophage. Il comprend le sphincter œsophagien inférieur et le pylore à sa sortie vers le duodénum en bas. On distingue deux courbures :

la petite courbure (à droite) vascularisé par les artères et veines gastriques gauche et droite ;
la grande courbure (à gauche) vascularisé par les artères et veines gastro-épiploïques gauche et droite.

L’estomac est composé de trois parties, dont les muqueuses sécrètent toutes du mucus protecteur contre une auto-digestion, de haut en bas :

le fundus
le corps
l’antre

La muqueuse du fundus et de l’estomac comporte des glandes gastriques sur un quart de leur épaisseur, ces glandes sont l’endroit où se fabrique l’acide, produit par les cellules pariétales ou oxynlitiques1. La paroi produit des pepsines (probablement 8 différentes selon les chromatographies). Sous l’effet de ces sécrétions, les aliments protéinés commencent leur transformation. Cette décomposition joue un rôle majeur pour la transformation des particules alimentaires en réduisant leur taille.

Entre l’antre et le corps existe une zone de striction permanente, sorte de sphincter fonctionnel limitant les passages du haut vers le bas. L’estomac est constitué, de la surface vers la profondeur, de plusieurs couches : le péritoine le recouvre presque totalement en surface, puis viennent trois couches musculaires (longitudinale, oblique et circulaire), et la muqueuse interne posée sur son chorion conjonctif. Pour commander le travail de ses muscles, l’estomac possède son système nerveux pariétal propre, situé un peu plus bas que le milieu dans la grande courbure, et ce pace maker rythme les contractions de la partie inférieure (antre et pylore : la pompe). Il est modulé par les systèmes sympathique et parasympathique.

Au niveau de la jonction oeso-gastrique, se trouve l’angle de Hiss qui empêche les reflux gastriques acides vers le haut qui provoqueraient des brûlures de l’œsophage : celui-ci n’est pas protégé contre l’acide chlorhydrique sécrété à pH 0,9 dans l’estomac. Le reflux peut aller jusque dans la bouche et abîmer les dents. Au passage, il peut aussi irriter les voies respiratoires par fausse route – surtout la nuit ou en se penchant – produire de la toux, et peut-être aussi des apnées de défenses.

La partie inférieure (pylore) comprend le muscle sphincter pylorique, qui permet la sortie cadencée du chyme gastrique dans le duodénum. Le rôle principal de ce muscle est de restreindre le passage de particules alimentaires de taille supérieure à 0,5 mm. Ce n’est qu’en fin de digestion que l’estomac vidange ce qui n’a pas été réduit par le travail des enzymes et le brassage mécanique puissant, en désespoir de cause, confiant le travail non fait à son suivant principal : le pancréas, organe le plus compétent de la digestion, capable comme l’estomac de réduire la taille des particules et des protéines alimentaires, mais aussi de continuer la digestion des graisses (lipides) et des sucres complexes (hydrate de carbone et amidon par exemple) commencée dans la cavité orale (ptyaline pour les sucres complexes et lipase linguale pour les graisses).

Le deuxième rôle important du pylore est le comptage des calories : contrairement à la vision admise, un estomac efficace est un estomac lent. Les plus gros troubles digestifs sont dus à l’envahissement de l’intestin par une masse importante d’aliments non transformés par l’estomac. Le modèle extrême est le dumping syndrome après gastrectomie. Un autre effet néfaste est l’arrivée massive de calories dans le sang (la digestion pancréatique normale est explosive et la résorption dans le duodénum dans la première demi-heure est de 10 % des sucres, 7 % des lipides et 4 % des protéines sur le total du repas) avec diverses conséquences (hyperglycémie puis hypoglycémie réactionnelle, hypercholestérolémie et hypertriglycéridémie, etc.).

La richesse calorique est analysée dans le duodénum et donne lieu à des rétroactions réglant l’éjection pylorique. Le but est de donner à l’estomac un rôle de garde-manger pour l’activité quotidienne.

Déclenché par divers mécanismes après l’entrée des aliments (hormones locales telles la gastrine, système nerveux parasympathique avec la terminaison des deux nerfs crâniens pneumogastriques) le travail de la partie éjectante se fait au rythme de trois vagues par minute pendant la digestion. Les vagues se heurtent au pylore, une petite éjection passe dans le bulbe du duodénum, le reste remonte en direction du barrage constitué par une zone de striction permanente située entre l’antre et la partie haute (fundus – corps).

Si la partie éjectante est toujours le lieu d’un tonus musculaire la maintenant aplatie lorsque l’estomac est vide, la partie haute est toujours ouverte (elle est logée sous la demi-coupole du diaphragme gauche, sous le cœur) , même en l’absence d’aliments, et forme une poche d’air renvoyé lors du remplissage des repas. Cette partie haute, contrairement à l’antre, est le lieu d’une relaxation adaptative au volume du repas : elle se détend pour recevoir, et les aliments se déposent en couches horizontales.

La zone de striction maintenue par le tonus musculaire forme, comme un sphincter, un passage contrôlé du contenu digestif : le passage vers l’antre donne des résultats divers selon le moment de la digestion. Les liquides, même bus en fin de repas sortent les premiers. Les aliments mélangés par la préparation culinaire et le broyage masticatoire décantent progressivement : la partie semi-pâteuse reste en bas tandis que les graisses montent, étant de densité moindre. Elles seront les dernières à sortir.

Les trois parties de l’estomac sont :

– le fundus : hydratation du bol alimentaire ;
– le corps : il comporte les cellules pariétales (cellules bordantes) qui synthétisent l’acide chlorhydrique (HCl), les cellules à mucus pour la protection de la paroi stomacale et les cellules principales qui sécrètent le pepsinogène (précurseur de la pepsine). Les cellules du corps sont sensibles à la gastrine (augmente les sécrétions) ;
– l’antre : paroi à prédominance motrice pour permettre un bon brassage des aliments, produit la gastrine.
– le pylore c’est un orifice de communication entre l estomac et le duodenum

L’estomac comporte :

– le cardia qui entoure l’orifice d’entrée,
– le pôle supérieur ou fundus ou encore grosse tubérosité, forme un dôme qui reçoit les gaz contenus dans les aliments,
– le corps est la portion moyenne,
– l’antre se rétrécit pour former le pylore,
– le pylore qui constitue un essor de chyme vers le duodénum.

Les sécrétions gastriques sont le fait des glandes gastriques spécialisées qui comportent diverses cellules sécrétrices en fonction de leur localisation dans l’estomac.

Ainsi, les glandes du cardia produisent plutôt du mucus tandis que celles du corps produisent du mucus, du pepsinogène (enzyme inactive qui est transformée en pepsine active), de l’acide chlorhydrique et des hormones gastriques. Le pylore produit principalement de la gastrine.

L’estomac est le siège de nombreuses maladies, congénitales ou acquises :
Agénésie
Gastrite
Cancer
Ulcères, consécutifs à une infection à Helicobacter pylori, un stress ou à la prise d’anti-inflammatoires non Stéroïdiens (aspirine etc)
Retournement de l’estomac (chez les chiens)

Le sang – un liquide vital

Le sang est un liquide vital qui circule continuellement dans les vaisseaux sanguins et le cœur.

Ce liquide sert à diffuser le dioxygène (O2) et les éléments nutritifs nécessaires aux processus vitaux de tous les tissus du corps, et à transporter les déchets tels que le dioxyde de carbone (CO2) ou les déchets azotés vers les sites d’évacuation (reins, poumons, foie, intestins). Il sert également à amener aux tissus les cellules et les molécules du système immunitaire, et à diffuser les hormones dans tout l’organisme.

C’est la moelle osseuse qui produit les cellules sanguines au cours d’un processus appelé hématopoïèse.

Le sang est à première vue reconnaissable à l’ouverture des tout premiers vertébrés, comme la Lamproie marine, petromyzon marinus, espèce vivant encore actuellement. Dans la classification phylogénétique, depuis le Cambrien (environ 500 millions d’années), les Petromyzontidae présentaient déjà une hémoglobine permettant le transport du dioxygène vers les tissus, dans une circulation fermée, où le sang peut conserver ses propriétés. Normalement inapparent, c’est par le saignement qu’il a commencé à être reconnu et identifié par ses particularités sensorielles (couleur, odeur, goût, toucher) avant les analyses physico-chimiques plus spécifiques. En cas de brèche ou d’effraction des vaisseaux, ses propriétés de fluide mobile coloré se transforment spontanément, rapidement et irréversiblement, le sang versé signant l’atteinte de l’intégrité d’un organisme vivant évolué -sa vulnérabilité-, et il participe depuis, au cycle des comportements de prédation de très nombreuses espèces.

Le sang des vertébrés est rouge. Il devient rouge clair lors de l’oxygénation dans les poumons ou branchies. De couleur rouge dans les artères, il devient ensuite rouge foncé quand il perd son dioxygène au profit des tissus. En observant les veines au travers des peaux claires, le sang paraît bleu mais il est bien rouge sombre, même à l’intérieur des veines. C’est la peau qui agit comme un filtre, ne laissant passer que le bleu.

Le cœur met le sang en circulation dans tout l’organisme. Il passe par les poumons pour se charger en dioxygène et évacuer le dioxyde de carbone (petite circulation), et ensuite circule à travers le corps via les vaisseaux sanguins (grande circulation). Il libère son oxygène et prend en charge le dioxyde de carbone au niveau des capillaires sanguins qui sont les plus petits vaisseaux sanguins de l’organisme. Dans son état désoxygéné, sa couleur rouge est moins brillante (comme dans le cas du sang veineux périphérique, par exemple).

Le sang véhicule aussi certains déchets métaboliques (toxiques au delà d’une certaine dose), ainsi que certains toxiques apportés par les poumons, l’intestin ou la voie transcutanée. Le foie ou les reins extraient une partie de ces toxines, qui sont évacuées dans la bile ou l’urine.

En tant que tissu conjonctif, le sang contient des éléments cellulaires et des substances fondamentales, mais il est dépourvu de fibres. La couleur du sang vient de l’hémoglobine.

Érythrocytes ou hématies ou globules rouges (à peu près 99 %). Elles ne possèdent ni noyau ni organites, donc ne sont pas des cellules proprement dites. Elles contiennent l’hémoglobine (1⁄3 des composants du cytoplasme) qui permet de transporter l’oxygène ainsi que le fer mais aussi le dioxyde de carbone ou le monoxyde de carbone. Leur durée de vie est de 120 jours et leur destruction est opérée par le foie, la rate ou la moelle osseuse.
Leucocytes ou globules blancs (0,2 %), qui servent dans le système immunitaire à détruire les agents infectieux. Les leucocytes sont un ensemble hétéroclite de cellules :
les granulocytes ou polynucléaires (neutrophiles, éosinophiles, basophiles) ;
les lymphocytes ;
les monocytes.
Thrombocytes ou plaquettes sanguines ou plaquettes (0,6 – 1,0 %), responsables de la formation du clou plaquettaire débutant la coagulation sanguine. Ce ne sont pas des cellules car elles ne contiennent pas de noyau, mais des fragments de cytoplasme provenant de leurs précurseurs, les mégacaryocytes (cellules géantes de la moelle osseuse).
Ces éléments figurés constituent 45 % du sang entier , ce sont toutes les cellules contenues dans le sang. Les 55 % restants constituent le plasma sanguin, un liquide jaunâtre qui est la phase liquide dans laquelle sont en suspension les éléments figurés.

Le plasma est la composante liquide du sang dans laquelle baignent les éléments figurés ; cependant il faut bien comprendre que les éléments figurés ne font pas partie du plasma. Il est constitué d’eau, d’ions et de différentes molécules qui sont ainsi transportées à travers l’organisme. Il faut encore le distinguer du sérum sanguin, liquide issu d’un caillot sanguin rétracté, dont la composition est un peu différente de celle du plasma sanguin, car dépourvu, en particulier, de fibrinogène.

Le plasma est la composante liquide du sang dans laquelle baignent les éléments figurés ; cependant il faut bien comprendre que les éléments figurés ne font pas partie du plasma. Il est constitué d’eau, d’ions et de différentes molécules qui sont ainsi transportées à travers l’organisme. Il faut encore le distinguer du sérum sanguin, liquide issu d’un caillot sanguin rétracté, dont la composition est un peu différente de celle du plasma sanguin, car dépourvu, en particulier, de fibrinogène.

Voici les principales molécules du soluté du plasma : (le solvant étant bien évidemment l’eau)
le glucose ;
les lipides ;
les hormones (qui peuvent être des protéines, des acides aminés modifiés, des stéroïdes, ou des lipides modifiés dont les prostaglandines et les thromboxanes) ;
des protéines (qui peuvent être séparées par électrophorèse en plusieurs pics, albumine, α1, α2, β, γ) dont les principales sont :
l’albumine, rôle, dans la pression oncotique, de transporteur (de bilirubine, d’hormones, de médicaments, d’ions…).
les immunoglobulines du système immunitaire
des protéines du complément qui ont un rôle majeur dans l’initiation de la réponse immunitaire et de l’inflammation ;
des protéines de la coagulation sanguine (les facteurs de coagulation).

Fonctions
Une fonction de transport : le sang (liquide circulant) assure une double fonction de transport, il distribue l’oxygène et les nutriments nécessaires au fonctionnement et à la survie de toutes cellules du corps et en même temps, récupère le dioxyde de carbone et les déchets (urée) qui résultent de l’activité de tout organe vivant ;
Le sang est constitué d’un liquide presque incolore très riche en eau (le plasma) dans lequel baignent des globules rouges, des globules blancs et des coagulants ;
Le sang s’enrichit en nutriments et reçoit une grande partie de l’eau contenue dans les aliments ;
Le sang se débarrasse des déchets collectés (dioxyde de carbone, etc) et s’enrichit en oxygène dans les poumons ;
Le sang se débarrasse de son excès d’eau ; l’urine (de l’eau contenant des déchets) est « fabriquée » par les reins ;
Seuls les globules rouges, qui contiennent de l’hémoglobine, donnent au sang sa couleur rouge. Leur nombre est considérable (4 500 000 par mm3 de sang) et leur fonction essentielle est le transport de l’oxygène et du dioxygène. Ces derniers se fixent en effet sur l’hémoglobine, facilités par sa forme de disque biconcave (région centrale : 0.8µm, région périphérique : 2.6µm) la plus apte à une fixation maximale.

Étude

Le sang peut être fractionné entre ses différents composants de deux façons :

Centrifugation en présence d’anticoagulant : on obtient alors 2 phases, un surnageant jaunâtre (le plasma) et un culot d’hématies. À l’interface entre ces 2 phases, on peut observer un anneau blanchâtre contenant les leucocytes. Dans ce cas-là, une simple agitation permet de mélanger tous ces composants et de les remettre en suspension.
Centrifugation sans anticoagulant : on obtient alors un surnageant jaunâtre (le sérum) et un culot contenant les hématies emprisonnées dans un réseau de fibrine. Dans ce cas-là, les hématies ne peuvent pas être remises en suspension.

Santé
Don de sang ; un peu moins d’un demi-litre de sang peut être prélevé sans conséquence notable pour un donneur en bonne santé

L’hématologie est la spécialité médicale chargée de l’étude des affections de la circulation sanguine :

Les principales affections hématologiques sont :
l’hémophilie est une maladie génétique.
les leucémies (ou « cancers du sang ») ;
le sang peut également être « intoxiqué » par de nombreux composés dont le monoxyde de carbone, ou encore le plomb (qui cause le saturnisme).

Sang et maladies infectieuses :
paludisme : le plasmodium (parasite) colonise les hématies.

Certaines maladies peuvent être transmises par transfusion sanguine, dont notamment l’hépatite C et le sida (le virus (VIH) peut se transmettre par contact entre le sang d’une personne et le sang ou/et le sperme).
Pour cette raison, dans certains contextes, on traite les objets tachés de sang comme un danger biologique.

Hémorragies :
les lésions corporelles peuvent entraîner des fuites importantes de sang (hémorragies). Les thrombocytes servent à coaguler le sang dans les plaies mineures, mais les plaies majeures doivent être réparées tout de suite pour prévenir l’exsanguination. Des plaies internes, passant parfois inaperçues, peuvent causer des hémorragies graves.

Les transfusions sanguines :
les pertes importantes de sang, traumatiques ou non (par exemple lors d’une chirurgie), ou une maladie sanguine telle l’anémie ou la thalassémie, peuvent nécessiter des transfusions de sang.

Plusieurs pays ont des banques de sang pour répondre au besoin de sang à transfuser. Une personne transfusée doit être d’un groupe sanguin compatible avec celui du donneur (transfusion iso-groupe) ;

il est possible de transfuser des culots globulaires (« sang déleucocyté » : dans ce cas, seules les hématies sont conservées, afin de minimiser les risques de réaction de la part du receveur) ou des plaquettes seules ;
le matériel utilisé pour les dons est à usage unique, et chaque don est maintenant soumis à une batterie de tests visant à dépister des maladies comme le VIH ou l’hépatite C. Les risques de transmission de maladies infectieuses au receveur sont ainsi réduits au minimum du savoir-faire;
une poche de sang ne se conservant qu’un peu plus d’un mois (42 jours pour les concentrés érythrocytaires en SAG Mannitol, 5 jours pour les concentrés de plaquettes) et le sang ne pouvant pas se fabriquer artificiellement, le don est essentiel au maintien des stocks de sang.

La pression artérielle est un important outil de diagnostic.

Le sang chez l’Homme représente 7 à 8 % de sa masse corporelle.

Les artères conduisent le sang du cœur vers les poumons et vers tous les autres organes. Elles sont le réservoir de pression du système cardio-vasculaire.

Les veines ramènent le sang des poumons ou de tout autre organe vers le cœur. La proportion volumique de sang y est plus grande que dans les artères. Elles servent de réservoir sanguin à la pompe cardiaque.

L’ensemble du flux sanguin passe par les poumons avant de repartir vers un autre organe.

Le cœur est une pompe foulante et aspirante qui éjecte le sang dans les vaisseaux de l’appareil circulatoire et qui contribue au retour veineux.

Le sang circule, toujours dans le même sens, à l’intérieur d’un circuit entièrement clos formé de vaisseaux sanguins de divers calibres, répartis dans tout le corps. Les contractions du cœur assurent la circulation du sang.

Quatre valves dont deux atrio-ventriculaires (entre l’oreillette et le ventricule du cœur) et deux ventriculaires (entre le ventricule du cœur et l’artère) assurent la circulation unidirectionnel du sang dans l’organisme.

Dans le corps d’un homme de 65 kilos, circulent 5 à 6 litres de sang, 4 à 5 litres chez une femme (augmentant jusqu’à 5 à 6 litres en cours de grossesse)2, dans celui d’un enfant, environ 3 litres et 250 millilitres pour un nouveau-né.
Dans la moelle rouge des os, naissent chaque jour environ :
25 billions de globules rouges[réf. nécessaire] ; et l’organisme doit en produire 2 millions de nouveaux par seconde afin de garder un même nombre d’hématies.
plusieurs milliards de globules blancs. Toutefois, ils sont 600 fois moins nombreux que les globules rouges.
Pour un seul globule blanc, il y a environ 30 plaquettes et 600 globules rouges !

À cause de son importance vitale, le sang a des connotations symboliques dans nombre de religions et de croyances.

La perte de sang liée à la menstruation est un phénomène physiologique “spectaculaire”, à l’origine de nombreuses croyances et tabous culturels; Cesare Lombroso la liait ainsi à la criminalité féminine.

Les neuronnes

Le neurone est une cellule spécialisée dans la communication. Il diffère des autres cellules de l’organisme par l’existence de prolongements ou neurites, émanant du corps cellulaire, que l’on classe en deux catégories : les dendrites et l’axone. Les dendrites forment parfois un arbre extrêmement ramifié à partir d’un tronc dendritique unique. A l’opposé de l’arbre dendritique part un fin prolongement, l’axone. Voici un neurone du cervelet appelé « cellule de Purkinje ». Tous les neurones n’ont pas la même forme. Les différences portent essentiellement sur le développement de la partie dendritique : A l’opposé de la cellule de Purkinje dont l’arbre dendritique présente un développement extraordinaire, Il existe des neurones bipolaires, pourvus d’une dendrite unique, non ramifiée. Entre ces deux extrêmes on trouve des neurones pourvus de plusieurs dendrites partant du corps cellulaire et modérément ramifiées. Les arborisations dendritiques n’excèdent pas quelques centaines de microns de longueur. En revanche, la longueur de l’axone est extrêmement variable : Certains neurones dont l’essentiel de l’activité concerne une région réduite du système nerveux et qui sont appelés des neurones locaux ou interneurones ont des axones de quelques dizaines de microns de longueur. D’autres neurones assurant la fonction de communication entre des régions très distinctes du système nerveux ont au contraire un axone de plusieurs dizaines de centimètres de long.

La taille du corps cellulaire ou soma est aussi très variable. Les plus petits neurones ont un corps cellulaire de 7 à 10 microns de diamètre. Les grands neurones ont des corps cellulaires de 20 à 30 microns de diamètre. Certains invertébrés ont développé des neurones géants dont le diamètre peut atteindre plusieurs centaines de microns. Ces cellules géantes de mollusques marins (l’aplysie) ou terrestres (l’escargot) ont été largement utilisées par les premiers investigateurs qui ont trouvé là un matériel de choix accessible à l’implantation de microélectrodes intracellulaires permettant d’étudier leur fonctionnement.

Le neurone inférieur ou neurone périphérique appartient à la voie finale commune et dont le corps de la cellule se situe dans les cornes antérieures de la moelle épinière et dont la fibre fait partie d’un nerf périphérique. Cette fibre du neurone inférieur ou périphérique se termine dans le muscle. Ce neurone reçoit des excitations du neurone central et de l’arc réflexe situé à l’intérieur de la moelle épinière ainsi que de la voie extrapyramidale. C’est la raison pour laquelle on utilise, pour le caractériser, le terme de voie finale commune (ce terme a été utilisé par Sherrington). Les neurones périphériques sont regroupés soit en petites unités motrices qui innervent quelques fibres musculaires permettant ainsi les mouvements fins, soit en grosses unités motrices qui innervent un plus grand nombre de fibres musculaires comme par exemple le quadriceps (muscle de la cuisse). Il est nécessaire de distinguer les fibres alpha qui innervent la masse principale des muscles des fibres bêta et gamma qui ont quant à eux un fonctionnement beaucoup plus complexe en maintenant par exemple la longueur du muscle et son tonus.

Le neurone supérieur ou central de la voie pyramidale dont le corps de la cellule se situe à l’intérieur de l’écorce cérébrale (pré-rolandique de la circonvolution frontale ascendante). La fibre de ce neurone appartient à la voie pyramidale et se termine au niveau d’une cellule de la corne antérieure de la moelle mais du côté opposé. Les neurones moteurs permettent les actes volontaires.

Le neurone extrapyramidal dont le noyau se trouve à l’intérieur des noyaux gris du cerveau ou dans le cervelet. Il est nécessaire de rappeler que les noyaux gris sont des îlots de substance grise noyée dans la substance blanche et que la réticulée est considérée comme un noyau gris. Les voies descendantes sont longues et se terminent dans les cellules des cornes antérieures de la moelle. Le système                              extrapyramidal régule le tonus musculaire et les mouvements involontaires de l’organisme.

Le neurone est composé d’un corps appelé péricaryon ou corps cellulaire ou encore soma, et de deux types de prolongements : l’axone, unique, qui conduit le potentiel d’action de manière centrifuge, et les dendrites, qui sont en moyennes 7 000 par neurone. La morphologie, la localisation et le nombre de ces prolongements, ainsi que la forme du soma, varient et contribuent à définir différentes familles morphologiques de neurones. Par exemple, il existe des neurones unipolaires ou multipolaires.

Le diamètre du corps des neurones varie selon leur type, de 5 à 120 μm. Il contient le noyau, bloqué en interphase et donc incapable de se diviser, et le cytoplasme. On trouve dans le cytoplasme le réticulum endoplasmique rugueux (formant les corps de Nissl des histologistes), les appareils de Golgi, des mitochondries et des neurofilaments qui se regroupent en faisceau pour former des neurofibrilles.

Les prolongements sont de deux types : l’axone, unique, et les dendrites.
L’axone (ou fibre nerveuse) a un diamètre compris entre 1 et 15 μm, sa longueur varie d’un millimètre à plus d’un mètre. Le cône d’émergence, région extrêmement riche en microtubules, constitue l’origine de l’axone. Il est également appelé zone gâchette car il participe à la genèse du potentiel d’action. Il décrit un trajet plus ou moins long avant de se terminer en se ramifiant (c’est l’arborisation terminale). Cependant, s’observent aussi des « enfilades » de renflements synaptiques sur un même segment axonal constituant des synapes en passant. Chaque ramification se termine par un renflement, le bouton terminal ou bouton synaptique. La membrane plasmique de l’axone, ou axolemme, contient l’axoplasme en continuité avec le cytoplasme du péricaryon. Il est constitué de neurofilaments, de microtubules et de microvésicules (celles-ci sont produites par le réticulum endoplasmique rugueux et les appareils de Golgi). Certains axones sont recouverts d’une gaine de myéline, formée par des cellules gliales, les cellules de Schwann dans le système nerveux périphérique, et les oligodendrocytes dans le système nerveux central. On estime qu’environ un axone sur trois est recouvert de myéline (le recouvrement est en fait discontinu, séparé par les nœuds de Ranvier) lesquels sont isolés par des astrocytes. Le recouvrement de l’axone par la myéline permet une plus grande vitesse de passage de l’information nerveuse.
Les dendrites sont nombreuses, courtes et très ramifiées dès leur origine. Elles sont parfois recouvertes d’épines dendritiques. Contrairement à l’axone, elles ne contiennent pas de microvésicules permettant la transmission de l’information à l’extérieur du neurone. La dendrite conduit l’influx nerveux, induit à son extrémité, jusqu’au péricaryon : c’est un prolongement afférent.

Les axones sont rassemblés en faisceaux, eux-mêmes reliés par du tissu conjonctif (endonèvre et périnèvre) formant les tractus et les nerfs.

Il y a de 1 à plus de 100 000 synapses par neurone (moyenne 10 000). Les neurones sont les cellules championnes de la connectivité et de l’interdépendance.

Le relais qui assure la transmission de l’influx nerveux est la synapse. Il existe deux sortes de synapse.

Les synapses électriques (jonction GAP, également appelées jonction communicante), qui sont surtout retrouvées chez les invertébrés et les vertébrés inférieurs, rarement chez les mammifères.
Les synapses chimiques, très majoritaires chez les mammifères et l’homme. Certains circuits cérébraux, nécessitant une grande rapidité pour assurer la survie, ont conservé des synapses électriques.

La synapse est constituée d’un élément présynaptique, d’une fente synaptique et d’un élément postsynaptique.

L’élément présynaptique est soit la membrane du bouton terminal de l’axone, soit la membrane d’une dendrite. C’est le lieu de synthèse et souvent d’accumulation du neuromédiateur. Il assure la libération du neuromédiateur sous l’influence d’un potentiel d’action. Il contient les vésicules présynaptiques, contenant le neuromédiateur. Il existe 4 types de vésicules :
Les vésicules arrondies à centre clair, sphériques, de diamètre de 40 à 60 nm. Elles contiennent l’acétylcholine, l’acide glutamique, et la substance P ;
Les vésicules aplaties à centre clair, de forme plutôt ovale, avec un diamètre de 50 nm. Elles contiennent le GABA et la glycine, donc des neurotransmetteurs inhibiteurs ;
Les petites vésicules à centre dense, de forme sphérique, et de diamètre de 40 à 60 nm. Elles contiennent la noradrénaline, la dopamine, et la sérotonine ;
Les grandes vésicules à centre dense, sphériques, de 80 à 100 nm de diamètre.

L’élément postsynaptique peut être la membrane d’un axone, d’un péricaryon, d’une dendrite, d’une cellule somatique (exemple : cellule musculaire). Suivant leur effet, on différencie les synapses excitatrices et les synapses inhibitrices. Il y a un épaississement de la membrane postsynaptique, qui devient très large et très dense (ceci permet, au microscope électronique, de repérer aisément le sens de propagation de l’information).
La fente synaptique, qui mesure environ 20 nm de large. Elle est remplie de matériel dense parallèle aux membranes.

D’habitude, le lieu initial de la dépolarisation est la membrane postsynaptique. L’influx nerveux se propage ensuite le long de la membrane de la dendrite puis du péricaryon en s’atténuant peu à peu. Si au niveau du cône d’émergence, le potentiel est suffisant (loi du tout ou rien), des potentiels d’action sont générés qui se propageront le long de l’axone sans déperdition. En arrivant à la membrane du bouton terminal, ils déclencheront la libération des microvésicules contenant les neurotransmetteurs, qui diffuseront dans la fente synaptique avant d’être captés par les récepteurs de la membrane postsynaptique.

La propagation de l’influx nerveux est un phénomène qui consomme de l’énergie, en particulier pour activer les pompes qui rétablissent l’équilibre ionique, après la re-perméabilisation de la membrane aux ions (fermeture des canaux ioniques). Cette énergie est fournie par la dégradation de l’adénosine-triphosphate (ATP) en adénosine-diphosphate (ADP). L’ATP sera ensuite régénéré par les mitochondries.

On peut classer topographiquement les différents types de synapses en fonction de la partie de la cellule qui sert d’origine et d’arrivée. On aura ainsi des synapses :

Axodendritique, les plus fréquentes, où l’influx passe d’un axone à un dendrite,
Axosomatique où l’influx passe d’un axone à un corps cellulaire
Axoaxonique, où l’influx remonte d’un axone à un autre axone situé en amont pour la régulation du neurone pré-synaptique (généralement c’est une inhibition, une sorte de régulation en boucle)
Dendrodendritique où l’influx passe d’un dendrite à un autre dendrite
Dendrosomatique, où l’influx passe d’un dendrite à un corps cellulaire
Somatosomatique où la synapse se fait entre deux corps cellulaires.

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