PHYSIOLOGIE ET PHYSIOPATHOLOGIE DE LOREILLE MOYENNE P Herman

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 95% HOLOPROTEINES Ig As + + + Lysozyme Transferrine Antiprotéases Albumine tensio-actif MUCINES Propriétés rhéologiques Viscosité Filance 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 O 2 et CO 2 – Echanges/pharynx: ouverture active/mouvement péristaltique/reniflement – AU TOTAL : D P O 2 + D P CO 2 Absorption de gaz -700 mm. H 2 O

3. Pression hydrostatique

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

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 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

Modulation à court terme 1. dialogue cellulaire: le recrutement cellulaire

Modulation à court terme 1. dialogue cellulaire: c. épith. < cytokines

Modulation à court terme 1. dialogue cellulaire: mod. de la production de cytokines

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-1 b 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 F 2 a, PG D 2) – Lipoxygenase pathway products [Mono. HETEs, (5 -HETE, 12 -HETE) ; LT C 4 and LT D 4 ; 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 3 a) 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 O 2 1 O O 2. - 2 Fe 3+ SOD +H 2 O 2 OCl- 1 O MPO CATALASE H 2 O 2 2 OH. OHH 2 O

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 PGE 2 ng/mg prot log [H 2 O 2] (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 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) • role des collagénases • origine: cellules inflammatoires / cellules épithéliales? • Formation de tissu obstruant les défilés aériens+++ • Voie de recherche. . .