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PHYSIOLOGIE ET
PHYSIOPATHOLOGIEDE 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.
EAU
95%
HOLOPROTEINES
Ig As + + +LysozymeTransferrineAntiprotéasesAlbumine
LIPIDES
tensio-actif
MUCINES
Propriétés rhéologiquesViscositéFilanceAntioxydantAntioxydantRécepteurs aux adhésinesbactériennes
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 : P O2 + P CO2 Absorption de gaz -700mmH2O
3. Pression hydrostatique
Air Alvéoles sangartériel
Capillaireset cavités
closes
Sangveineux
N2 561 561 561 561
H2O 47 47 47 47
O2 152 102 69 36
CO2 0,03 40 43 46
Total 760 750 720 690
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
SEROSAL
AMILORIDEBENZAMYL
Na Cl
K
Na
K
Cl
AMPc
ISO PGE2
OSM
guérison
Otite fibro-adhésiveatélectasie
Poche de rétraction
cholestéatome
Séquelles et tympanosclérose
O.M.O.
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 terme1. dialogue cellulaire
Chemokines-Chemokine subfamily
Interleukin-8GRO-GRO-
-Chemokine subfamilyMonocyte chemoattractant protein-1
Lymphocyte chemoattractant factorColony-stimulating factors
Granulocyte macrophage colony-stimulating factorGranulocyte colony-stimulating factorMacrophage colony-stimulating factorColony-stimulating factor-1
Pleiotropic cytokinesInterleukin-6Interleukin-11Tumor necrosis factorInterleukin-1
Cytokines produites
par les cellules
épithéliales respiratoires
Modulation à court terme1. dialogue cellulaire: l'inflammation
neurogénique
FIBRES CSubstance PNeurokinine AC-GRPGRP
LESION EPITHELIALEozone / infection virale / produits bactériensprotéases et radicaux libres (cellules de l'inflammation)
VAISSEAUSANGUIN
SOUS-MUQUEUXexsudation de protéinesplasmatiques
recrutement et activation de cellules de l'inflammation
HistamineBradykinine
Bradykinine
NEP
NEPAA
AA
Modulation à court terme1. dialogue cellulaire: le recrutement
cellulaire
Modulation à court terme1. 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 Monocyte chemoattractant protein-1expression
TNF-a, IL-10 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 inhibitorsecretion
IL-10 Elastase-specific inhibitor secretion
Modulation à court terme1. dialogue cellulaire: mod. de la
production de cytokinesViral DrugsInfluenza type A IL-8 Corticosteroids IL-6, IL-8, GM-CSFRespiratory syncytial virus IL-6, IL-8, IL-11, GM-CSF Nedocromil IL-8, GM-CSFBacterial products: Pseudomonasaeruginosa
Cefodizime GM-CSF
Rhamnolipids IL-6, IL-8, GM-CSF Inflammatory cellproducts
Mucoid exopolysaccharide IL-6, IL-8, GM-CSF Histamine IL-6, lymphocytechemoattractant factor
1-kd product IL-8 Elastase (35) IL-6, IL-8, GM-CSFChemicals CytokinesToluene diisocyanate IL-l, IL-6 Tumor necrosis factor-a IL-6, IL-8, GRO-a,
monocytechemoattractant protein-I,GM-CSF, G-CSF
Gases IL-1 IL-6, IL-8, IL-11, GM-CSF, G-CSF
Ozone IL-6, IL-8 Transforming growthfactor-b
IL-6, IL-11
Nitrogen dioxide IL-8, GM-CSF, tumor necrosisfactor-a
Neuropeptides
Vasoactive intestinalpeptide
Interleukin-6
Modulation à court terme1. 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 néo-synthétisées (ICAM-1) à la surface des cellules.
Modulation à court terme2. 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 terme2. 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 terme3. 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 ciliéeslors de la régénération épithéliale
Modulation à court terme4. 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 terme4. 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 terme4. facteurs affectant la couche péri-ciliaire - rôle des radicaux libres
O2
H2OH2O2OCl-
1O2 O2.-
OH-
OH.
1O2
Fe3+
CATALASEMPO
SOD+H2O2
Modulation à court terme4. facteurs affectant la couche péri-ciliaire -
role des radicaux libres
TIME (min)
Isc(µA/cm²)
Modulation à court terme4. facteurs affectant la couche péri-ciliaire -
role des radicaux libres
PGE2ng/mg prot
log [H2O2] (M)
Isc(µA/cm²)
Modulation à court terme4. facteurs affectant la couche péri-ciliaire -
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 muco-ciliaire qui caractérise l'otite séreuse.
Modulation à long terme1. Métaplasie
cell. différenciées : protympanum
80% cellules ciliées
glande sous-muqueuse = 0
de la hauteur des cellules
80% cellules sécrétoires
glandes sous-muqueuses +++
Modulation à long terme1. 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 terme2. 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 terme3. 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 terme1. Métaplasie sécrétoire
modification du phénotype cellulaire
cell. différenciées : protympanum 80% cellules ciliées glande sous-muqueuse = 0
de la hauteur des cellules80% cellules sécrétoiresglandes sous-muqueuses +++
Modulation à long terme1. 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 terme2. 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 terme3. 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...
