physiologie et physiopathologie de l'oreille moyenne

PHYSIOLOGIE ET

PHYSIOPATHOLOGIEDE L'OREILLE MOYENNE

P. HermanHopital 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

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-ciliaireGel

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 hydrostatiqueAir Alvéoles sang

artérielCapillaireset 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


Dépression en fait limitée par:

(1) un renouvellement gazeux probablement très partiel


Dépression en fait limitée par:

(2) un débit sanguin limitant les échanges


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 osmotiqueLUMEN

SEROSAL

AMILORIDEBENZAMYL

Na Cl

K

Na

K

Cl

AMPc

ISO PGE2

OSM

guérison

Otite fibro-adhésive atélectasie

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 expressionTNF-a, IL-10 IL-8 secretionIL-1a, TNF-b IL-11 secretionTNF-a GRO-a expressionTNF-a Monocyte chemoattractant protein-1

expressionTNF-a, IL-10 GM-CSF secretionTNF-a, IL-10 G-CSF secretion

TNF-a, IL-10, IL-6 Mucin secretionInterferon-g, TNF-a Cytosolic phospholipase A2 expressionIL-4 15-lipoxygenase activityTNF-a Chloride secretionInterferon-g Complement (C3) expressionTNF-a Inducible NO synthaseTNF-a, IL-l, IL-2, IL-6 Endothelin-1 secretionTNF-a, IL-10 IL-6 secretionTNF-a, IL-10 Neutrophil adherenceInterferon-g HLA-DR expressionIL-la Secretory leukocyte proteinase inhibitor

secretionIL-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


role des radicaux libres

TIME (min)

Isc(µA/cm²)



PGE2ng/mg prot

log [H2O2] (M)

Isc(µA/cm²)



• 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...

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