2. Histophysiologie : la notion de « barrières »
En biologie humaine et en médecine, le concept de barrière s'applique à de nombreux systèmes : barrières cutanée, intestinale, hépatique, glomérulaire, placentaire, thymique, testiculaire, alvéolaire, hémato-encéphalique, etc. Nous ne retiendrons ici que ces deux derniers exemples : la barrière alvéolaire ou barrière air-sang et, surtout, la barrière sang-cerveau ou barrière hémato-encéphalique (BHE).
• La barrière air-sang
Dans les poumons, l'air est au contact des mailles d'une sorte de dentelle tissulaire. Il pénètre dans des cavités, alvéoles pulmonaires revêtues par un épithélium simple reposant sur sa membrane basale (fig. 1) et comportant chez l'homme deux types de cellules, les pneumocytes I et II. Les pneumocytes de type I sont les moins nombreux, mais assurent le revêtement de 95 p. 100 de la surface épithéliale alvéolaire. Leur cytoplasme très aplati, de 0,2 à 0,3 μm d'épaisseur, forme une sorte de voile pétaloïde étendu à partir de la région plus épaisse où siège le noyau. Les pneumocytes de type II, de forme parallélépipédique, sécrètent le surfactant qui s'étale à la surface des alvéoles où il forme un mince film de matériel tensio-actif fait de phospholipides et d'apoprotéines. Pneumocytes I et II sont rendus jointifs par des jonctions serrées. Les aquaporines sont une famille de glycoprotéines transmembranaires qui assurent le rôle de canaux hydriques, permettant le passage rapide d'eau à travers la membrane plasmique de nombreuses cellules. L'aquaporine AQP1 joue un rôle important dans l'humidification du film de revêtement alvéolaire.
Les capillaires sanguins forment un très riche réseau situé dans les cloisons interalvéolaires. Ce sont des capillaires continus non fenêtrés entourés d'une membrane basale continue (avec présence de péricytes). Les jonctions, bien que serrées, sont moins imperméables que celles de l'épithélium.
Les échanges gazeux (O2 et CO2) entre l'air et le sang se font par diffusion à travers la barrière alvéolo-capillaire faite de l'adossement du cytoplasme des pneumocytes de type I, des membranes basales épithéliales et endothéliales pouvant fusionner, puis du cytoplasme des cellules endothéliales des capillaires pulmonaires. L'ensemble de la barrière air-sang a une épaisseur de l'ordre de 0,5 μm.
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