Transcript Oreille moyenne Physio

PHYSIOLOGIE
ET
PHYSIOPATHOLOGIE
DE L'OREILLE MOYENNE
P. Herman
Hopital Lariboisière
Laboratoire d'otologie expérimentale
ANATOMIE DE L'OREILLE
EAC
ME
IE
Oreille moyenne :
adaptateur d'impédance
• impédance acoustique: r.c=Peff/Veff
• interface air/liquide: rendement de 0,1%
• fonction de transfert: membrane
tympanique, chaine des osselets, rapport des
surfaces tympan/FO
Oreille moyenne :
adaptateur d'impédance
• impédance acoustique d'un système
vibratoire possédant une certaine masse,
une rigidité et des frottements:
– augmentation de la masse: perte sur les aigus
– augmentation de la rigidité: perte sur les graves
• nécessite le maintien de l'aération des
cavités+++
Types cellulaires
Types cellulaires
Répartition topographique
Répartition topographique
La notion de film muqueux continu est obsolète.
Dans les voies aériennes distales, la cellule ciliée est
recouverte de la seule couche fluide. Toute stimulation déclenche
l'exocytose de glycoprotéines sous forme de fins granules. Ceux-ci
se gorgent d'eau, sont propulsés par les cils et fusionnent pour
former en proximal un film muqueux continu.
La protection de l'épithélium
est assurée parle MUCUS.
LIPIDES
EAU
tensio-actif
95%
MUCINES
HOLOPROTEINES
Ig As + + +
Lysozyme
Transferrine
Antiprotéases
Albumine
Propriétés rhéologiques
Viscosité
Filance
Antioxydant
Antioxydant
Récepteurs aux adhésines
bactériennes
MUCINES ET DEFENSE
SPECIFIQUE
• Glycoprotéines : 80% de chaînes
glycanniques
– similitudes avec les sites cellulaires reconnus
par les bactéries
– permettent le piégeage et l'élimination des
bactéries.
Notion de clairance muco-ciliaire
Gel
Sol
La couche péri-ciliaire
•
•
•
•
1. Pression colloidale
2. Pression oncotique
3. Pression hydrostatique
4. Pression osmotique
Eustachian tube
• Closed:
– protection against nasopharyngeal bacteria
– progressive depression (because of gas exchange)
• Opened:
– pressure equalization
– ventilation
• Mucociliary clearance
3. Pression hydrostatique
• Flux gazeux:
– Trompe fermée: pressions partielles et
coefficients de diffusion de O2 et CO2
– Echanges/pharynx: ouverture
active/mouvement péristaltique/reniflement
– AU TOTAL :
D P O2 + D P CO2
Absorption de gaz 
-700mmH2O
3. Pression hydrostatique
Air
Alvéoles
sang
artériel
Sang
veineux
561
Capillaires
et cavités
closes
561
N2
561
H2O
47
47
47
47
O2
152
102
69
36
CO2
0,03
40
43
46
Total
760
750
720
690
561
3. Pression hydrostatique
Dépression en fait limitée par:
(1) un renouvellement gazeux probablement très partiel
3. Pression hydrostatique
Dépression en fait limitée par:
(2) un débit sanguin limitant les échanges
3. Pression hydrostatique
Dans un certain nombre de cas et paradoxalement, c'est une
béance tubaire qui pourrait déclencher un comportement
(reniflement) qui collabe la trompe d'Eustache
4. Pression osmotique
LUMEN
Cl
Na
AMPc
AMILORIDE
BENZAMYL
ISO PG E2
K
K
Cl
Na
SERO SAL
guérison
OSM
Otite fibro-adhésive
Séquelles et
tympanosclérose
O.M.O.
atélectasie
Poche de rétraction
cholestéatome
PHYSIOPATHOLOGIE DE L'OTITE
MOYENNE CHRONIQUE: approche
macroscopiqque
• Dépression rétro-tympanique
• Ralentissement/abolition de la clairance
muco-ciliaire
• Raréfaction de la lamina propria
• tissu de comblement: otite fibro-adhésive,
segmentation atrio-tubaire/attico-mastoïdien
Otite séreuse
• infiltrat inflammatoire :
– polynucléaires neutrophiles (PNN)
– macrophages
• probablement d'origine bactérienne
– culture positive (30 à 70% des cas)
– endotoxine/PCR : 90%
Modulation à court terme
1. dialogue cellulaire
Chemokines
-Chemokine subfamily
Interleukin-8
GRO-
GRO-
-Chemokine subfamily
Monocyte chemoattractant protein-1
Lymphocyte chemoattractant factor
Colony-stimulating factors
Granulocyte macrophage colony-stimulating factor
Granulocyte colony-stimulating factor
Macrophage colony-stimulating factor
Colony-stimulating factor-1
Pleiotropic cytokines
Interleukin-6
Interleukin-11
Tumor necrosis factor
Interleukin-1
Cytokines
produites
par les
cellules
épithéliales
respiratoires
Modulation à court terme
1. dialogue cellulaire: l'inflammation
LESION EPITHELIALE
neurogénique
ozone / infection virale / produits bactériens
AA
NEP
AA
protéases et radicaux libres (cellules de l'inflammation)
NEP
Bradykinine
exsudation
de protéines
plasmatiques
recrutement et activation
de cellules de l'inflammation
Histamine
Bradykinine
VAISSEAU
SANGUIN
SOUS-MUQUEUX
FIBRES C
Substance P
Neurokinine A
C-GRP
GRP
Modulation à court terme
1. dialogue cellulaire: le recrutement cellulaire
Modulation à court terme
1. dialogue cellulaire: c. épith. < cytokines
Interferon-g, TNF-a, IL-10, IL-4
ICAM-1 expression
TNF-a, IL-10
IL-8 secretion
IL-1a, TNF-b
IL-11 secretion
TNF-a
GRO-a expression
TNF-a
TNF-a, IL-10
Monocyte chemoattractant protein-1
expression
GM-CSF secretion
TNF-a, IL-10
G-CSF secretion
TNF-a, IL-10, IL-6
Mucin secretion
Interferon-g, TNF-a
Cytosolic phospholipase A2 expression
IL-4
15-lipoxygenase activity
TNF-a
Chloride secretion
Interferon-g
Complement (C3) expression
TNF-a
Inducible NO synthase
TNF-a, IL-l, IL-2, IL-6
Endothelin-1 secretion
TNF-a, IL-10
IL-6 secretion
TNF-a, IL-10
Neutrophil adherence
Interferon-g
HLA-DR expression
IL-la
Secretory leukocyte proteinase inhibitor
secretion
Elastase-specific inhibitor secretion
IL-10
Modulation à court terme
1. dialogue cellulaire: mod. de la
production de cytokines
Viral
Influenza type A
IL-8
Respiratory syncytial virus
IL-6, IL-8, IL-11, GM-CSF
Bacterial products: Pseudomonas
aeruginosa
Rhamnolipids
IL-6, IL-8, GM-CSF
Mucoid exopolysaccharide
IL-6, IL-8, GM-CSF
1-kd product
Chemicals
Toluene diisocyanate
IL-8
IL-l, IL-6
Gases
Ozone
Nitrogen dioxide
Drugs
Corticosteroids
Nedocromil
Cefodizime
Inflammatory cell
products
Histamine
Elastase (35)
Cytokines
Tumor necrosis factor-a
IL-1
IL-6, IL-8
Transforming growth
factor-b
IL-8, GM-CSF, tumor necrosis Neuropeptides
factor-a
Vasoactive intestinal
peptide
IL-6, IL-8, GM-CSF
IL-8, GM-CSF
GM-CSF
IL-6, lymphocyte
chemoattractant factor
IL-6, IL-8, GM-CSF
IL-6, IL-8, GRO-a,
monocyte
chemoattractant protein-I,
GM-CSF, G-CSF
IL-6, IL-8, IL-11, GMCSF, G-CSF
IL-6, IL-11
Interleukin-6
Modulation à court terme
1. dialogue cellulaire: exemples
d'interactions
• l'infection virale fait le lit de l’infection bactérienne
• l’infection virale entraîne la production par les cellules
épithéliales d’IL-1b et d’IL-8:
– afflux massif de cellules de l’inflammation
– majoration des lésions épithéliales par des métabolites
de l’oxygène.
– afflux favorisé par la présence d’intégrines néosynthétisées (ICAM-1) à la surface des cellules.
Modulation à court terme
2. facteurs affectant la sécrétion de mucus
•
•
•
•
•
Neurohormones and peptides
– Cholinergic agonists / a-adrenergic agonists / b-adrenergic agonists
– Nonadrenergic noncholinergic mediators (substance P, neurokinin A, VIP, GRP)
– Other peptides (endothelin)
Lipid mediators produced by various cells
– Cyclooxygenase pathway products (PG F2a, PG D2)
– Lipoxygenase pathway products [MonoHETEs, (5-HETE, 12-HETE) ; LT C4 and LT D4 ;
Platelet-activating factor]
Specific inflammatory cell products
– Neutrophils (elastase, cathepsin G)
– Mast Cells (histamine, chymase)
– Eosinophils (eosinophil cationic protein)
– Macrophages (macrophage mucus secretagogue, TNF)
Serum products (bradykinin, complement component 3a)
Exogenous products
– Bacterial products (endotoxin, Pseudomonas organisms, elastase, alkaline protease,
rhamnolipids)
– Irritant gases (antidromic or spinal reflex pathways)
Modulation à court terme
2. facteurs affectant la sécrétion de mucus
• Facteurs qui induisent l'expression des gènes des
mucines
– Tumor necrosis factor a
– Endotoxine
• Facteurs qui favorisent l'hyperplasie des cellules
sécrétoires
– Neutrophil elastase, cathepsin G
– Endotoxine
Modulation à court terme
3. facteurs affectant la dynamique ciliaire
Ralentissement de FBC
- virus
- produits bactériens
- Major Basic Protein
- froid
- gaz inhalés
- faible hygrométrie
Nombre de cellules ciliées
- virus respiratoires +++
Désorganisation des cellules ciliées
lors de la régénération épithéliale
Modulation à court terme
4. facteurs affectant la couche péri-ciliaire
• Pression hydrostatique
– dysperméabilité tubaire
• Pression colloïdale
– quantité de mucus sécrété
– modification qualitative des mucines
• Pression oncotique
– transport de macromolécules?
– augmentation de la perméabilité vasculaire
• Transport électrolytique
– médiateurs de l'inflammation
– radicaux libres
Modulation à court terme
4. facteurs affectant la couche péri-ciliaire rôle des radicaux libres
• produits par les cellules de l'inflammation
• effets cellulaires toxiques:
– diminution de l'ATP cellulaire
– lésions du DNA
– péroxydation lipidique
• effets biologiques dans divers systèmes:
–
–
–
–
mort cellulaire
modulation du transport ionique
stimulation de la sécrétion de mucus
modulation de la perméabilité épithéliale
Modulation à court terme
4. facteurs affectant la couche péri-ciliaire - rôle des radicaux libres
O2
O2.-
1O
2
Fe3+
SOD
+H2O2
OCl-
1O
2
OH.
OH-
CATALASE
MPO
H2O2
H2O
Modulation à court terme
4. facteurs affectant la couche péri-ciliaire role des radicaux libres
Isc
(µA/cm²)
TIME (min)
Modulation à court terme
4. facteurs affectant la couche péri-ciliaire role des radicaux libres
PGE2
ng/mg prot
log [H2O2] (M)
Modulation à court terme
Isc 4. facteurs affectant la couche péri-ciliaire (µA/cm²)
role des radicaux libres
• Les métabolites de l'oxygène augmentent
l'absorption de sodium des cellules
épithéliales d'oreille moyenne.
• Cette stimulation pourrait être impliquée
dans l'altération de la clairance mucociliaire qui caractérise l'otite séreuse.
Modulation à long terme
1. Métaplasie
de la hauteur des cellules
80% cellules sécrétoires
glandes sous-muqueuses +++
cell. différenciées : protympanum
80% cellules ciliées
glande sous-muqueuse = 0
Modulation à long terme
1. Métaplasie sécrétoire: role
probable des cytokines
• action auto / paracrine
• identifiées dans l'effusion de l'otite séreuse
– EGF / PDGF / FGF
– IL 1 / TNF a / IL 6
• pourraient induire:
– la multiplication des cellules sécrétoires
– la différenciation des cellules ni ciliées ni sécrétoires
– la métaplasie épidermoïde
Modulation à long terme
2. Role des échanges gazeux
• Mécanismes:
–
–
–
–
obstruction fonctionnelle de la TE
modification de la vascularisation
modification du volume aérien
modification de l'épaisseur de l'épithélium
• Conséquences:
– dépression et rétraction
– modulation du fonctionnement épithélial?
– Hypoxie. Hypercapnie.
Modulation à long terme
3. Modifications du tissu conjonctif
• Lyse des structures collagène résistantes
(annulus, lamina propria)
– Rôle des collagénases
– Origine: cellules inflammatoires / cellules
épithéliales?
• Formation de tissu obstruant les défilés
aériens+++
• Voie de recherche...
Relevance of oxidants in otitis
• Chronic otitis:
– increase in sodium transport and water flow
– decrease of PC fluid layer and altered
mucociliary clearance?
– adaptive response?
• Acute otitis:
– destruction of epithelial layer
Modulation à long terme
1. Métaplasie sécrétoire
modification du phénotype cellulaire
de la hauteur des cellules80%
cellules sécrétoires
glandes sous-muqueuses +++
cell. différenciées :
protympanum
80% cellules
ciliées
glande sous-muqueuse =
0
Modulation à long terme
1. Métaplasie sécrétoire: role probable des cytokines
• action auto / paracrine
• identifiées dans l'effusion de l'otite séreuse
•
EGF / PDGF / FGF
•
IL 1 / TNF a / IL 6
• pourraient induire:
•
la multiplication des cellules sécrétoires
•
la différenciation des cellules ni ciliées ni sécrétoires
•
la métaplasie épidermoïde
Modulation à long terme
2. Role des échanges gazeux
• Mécanismes:
•
obstruction fonctionnelle de la TE
•
modification de la vascularisation
•
modification du volume aérien
•
modification de l'épaisseur de l'épithélium
• Conséquences:
•
dépression et rétraction
•
modulation du fonctionnement épithélial?
•
hypoxie
•
hypercapnie
Modulation à long terme
3. Modifications du tissu conjonctif
• Lyse des structures collagène résistantes
(annulus, lamina propria)
•
role des collagénases
•
origine: cellules inflammatoires / cellules
épithéliales?
• Formation de tissu obstruant les défilés
aériens+++
• Voie de recherche...