22.7 : Développement embryonnaire de l'appareil respiratoire
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Objectifs d'apprentissage
- Créer une chronologie des phases du développement respiratoire chez le fœtus
- Proposer les raisons des mouvements respiratoires du fœtus
- Expliquez comment les poumons se gonflent après la naissance
Le développement du système respiratoire commence tôt chez le fœtus. Il s'agit d'un processus complexe qui comprend de nombreuses structures, dont la plupart proviennent de l'endoderme. Vers la fin du développement, on peut observer le fœtus en train de faire des mouvements respiratoires. Cependant, jusqu'à la naissance, la mère fournit tout l'oxygène au fœtus et élimine tout le dioxyde de carbone du fœtus par le placenta.
Chronologie
Le développement du système respiratoire commence vers la quatrième semaine de gestation. À la 28e semaine, suffisamment d'alvéoles sont arrivées à maturité pour qu'un bébé né prématurément à ce moment puisse normalement respirer tout seul. Cependant, le système respiratoire n'est pas complètement développé avant la petite enfance, lorsqu'un ensemble complet d'alvéoles matures est présent.
Semaines 4 à 7
Le développement respiratoire de l'embryon commence vers la semaine 4. Le tissu ectodermique de la région antérieure de la tête s'invagine vers l'arrière pour former des fosses olfactives, qui fusionnent avec le tissu endodermique du pharynx en développement. Une fosse olfactive fait partie d'une paire de structures qui s'agrandiront pour devenir la cavité nasale. À peu près au même moment, le bourgeon pulmonaire se forme. Le bourgeon pulmonaire est une structure en forme de dôme composée de tissu qui se gonfle à partir de l'intestin antérieur. L'intestin antérieur est un endoderme situé juste en dessous des poches pharyngées. Le bourgeon laryngotrachéal est une structure qui se forme à partir de l'extension longitudinale du bourgeon pulmonaire au fur et à mesure du développement. La partie de cette structure la plus proche du pharynx devient la trachée, tandis que l'extrémité distale devient plus bulbeuse, formant des bourgeons bronchiques. Un bourgeon bronchique fait partie d'une paire de structures qui finiront par devenir les bronches et toutes les autres structures des voies respiratoires inférieures (Figure\(\PageIndex{1}\)).
Semaines 7 à 16
Les bourgeons bronchiques continuent de se ramifier au fur et à mesure du développement jusqu'à ce que toutes les bronches segmentaires se soient formées. À partir de la 13e semaine, le diamètre des lumens des bronches commence à augmenter. À la semaine 16, des bronchioles respiratoires se forment. Le fœtus possède désormais toutes les principales structures pulmonaires impliquées dans les voies respiratoires.
Semaines 16 à 24
Une fois les bronchioles respiratoires formées, le développement ultérieur comprend une vascularisation étendue, ou le développement des vaisseaux sanguins, ainsi que la formation de canaux alvéolaires et de précurseurs alvéolaires. Vers la semaine 19, les bronchioles respiratoires se sont formées. De plus, les cellules qui tapissent les structures respiratoires commencent à se différencier pour former des pneumocytes de type I et de type II. Une fois que les cellules de type II se sont différenciées, elles commencent à sécréter de petites quantités de surfactant pulmonaire. Vers la 20e semaine, les mouvements respiratoires du fœtus peuvent commencer.
Semaines 24 — Trimestre
La croissance et la maturation majeures de l'appareil respiratoire se produisent à partir de la semaine 24 et jusqu'à terme. De plus en plus de précurseurs alvéolaires se développent et de plus grandes quantités de surfactant pulmonaire sont produites. Les niveaux de surfactant ne sont généralement pas adéquats pour assurer une observance pulmonaire efficace avant le huitième mois de grossesse environ. Le système respiratoire continue de se dilater et les surfaces qui formeront la membrane respiratoire se développent davantage. À ce stade, des capillaires pulmonaires se sont formés et continuent de se dilater, créant ainsi une grande surface pour les échanges gazeux. L'étape majeure du développement respiratoire survient vers la 28e semaine, lorsque suffisamment de précurseurs alvéolaires ont mûri pour qu'un bébé né prématurément à ce moment puisse généralement respirer tout seul. Cependant, les alvéoles continuent de se développer et de mûrir jusqu'à l'enfance. Un complément complet d'alvéoles fonctionnelles n'apparaît que vers l'âge de 8 ans.
« Respiration » foetale
Bien que la fonction des mouvements respiratoires du fœtus ne soit pas tout à fait claire, ils peuvent être observés à partir de 20 à 21 semaines de développement. Les mouvements respiratoires du fœtus impliquent des contractions musculaires qui provoquent l'inhalation de liquide amniotique et l'expiration du même liquide, avec du surfactant pulmonaire et du mucus. Les mouvements respiratoires du fœtus ne sont pas continus et peuvent inclure des périodes de mouvements fréquents et des périodes d'absence de mouvements. Des facteurs maternels peuvent influencer la fréquence des mouvements respiratoires. Par exemple, une glycémie élevée, appelée hyperglycémie, peut augmenter le nombre de mouvements respiratoires. À l'inverse, un faible taux de glucose dans le sang, appelé hypoglycémie, peut réduire le nombre de mouvements respiratoires du fœtus. Le tabagisme est également connu pour réduire la fréquence respiratoire du fœtus. La respiration foetale peut aider à tonifier les muscles en vue des mouvements respiratoires une fois le fœtus né. Cela peut également aider les alvéoles à se former et à mûrir. Les mouvements respiratoires du fœtus sont considérés comme un signe de bonne santé.
Naissance
Avant la naissance, les poumons sont remplis de liquide amniotique, de mucus et de surfactant. Lorsque le fœtus est pressé dans le canal génital, la cavité thoracique du fœtus est comprimée, expulsant une grande partie de ce liquide. Une partie du liquide subsiste, mais elle est rapidement absorbée par l'organisme peu de temps après la naissance. La première inhalation se produit dans les 10 secondes suivant la naissance et sert non seulement de première inspiration, mais agit également pour gonfler les poumons. Le surfactant pulmonaire est essentiel au gonflement, car il réduit la tension superficielle des alvéoles. Une naissance prématurée vers 26 semaines entraîne fréquemment une détresse respiratoire sévère, bien que les progrès médicaux actuels permettent à certains bébés de survivre. Avant 26 semaines, le surfactant pulmonaire n'est pas produit en quantité suffisante et les surfaces nécessaires aux échanges gazeux ne se sont pas formées de manière adéquate ; par conséquent, le taux de survie est faible.
TROUBLES DE LA...
Appareil respiratoire : syndrome de détresse respiratoire
Le syndrome de détresse respiratoire (SDR) survient principalement chez les nourrissons nés prématurément. Jusqu'à 50 % des nourrissons nés entre 26 et 28 semaines et moins de 30 % des nourrissons nés entre 30 et 31 semaines développent un SDR. Le SDR résulte d'une production insuffisante de surfactant pulmonaire, empêchant ainsi les poumons de se gonfler correctement à la naissance. Une petite quantité de surfactant pulmonaire est produite à partir de 20 semaines environ ; toutefois, cela n'est pas suffisant pour gonfler les poumons. En conséquence, une dyspnée survient et l'échange de gaz ne peut pas être effectué correctement. Le taux d'oxygène dans le sang est bas, tandis que le taux de dioxyde de carbone et le pH sanguins sont élevés.
La principale cause du SDR est la naissance prématurée, qui peut être due à diverses causes connues ou inconnues. Les autres facteurs de risque incluent le diabète gestationnel, l'accouchement par césarienne, les deux-nés et les antécédents familiaux de SDR. La présence du SDR peut entraîner d'autres troubles graves, tels qu'une septicémie (infection du sang) ou une hémorragie pulmonaire. Il est donc important que le SDR soit immédiatement reconnu et traité afin de prévenir la mort et de réduire le risque de développer d'autres troubles.
Les progrès de la médecine ont permis d'améliorer la capacité de traiter le SDR et de soutenir le nourrisson jusqu'à ce que les poumons se développent correctement. Au moment de l'accouchement, le traitement peut comprendre la réanimation et l'intubation si le nourrisson ne respire pas tout seul. Ces nourrissons devraient être placés sur un ventilateur pour faciliter mécaniquement le processus respiratoire. En cas de respiration spontanée, l'application d'une pression positive continue (CPAP) nasale peut être nécessaire. De plus, un surfactant pulmonaire est généralement administré. Les décès dus au SDR ont été réduits de 50 pour cent grâce à l'introduction d'un traitement par surfactant pulmonaire. D'autres traitements peuvent inclure les corticostéroïdes, l'oxygène supplémentaire et la ventilation assistée. Des traitements de soutien, tels que la régulation de la température, le soutien nutritionnel et les antibiotiques, peuvent également être administrés au prématuré.
Révision du chapitre
Le développement du système respiratoire du fœtus commence vers 4 semaines et se poursuit jusqu'à l'enfance. Le tissu ectodermique de la partie antérieure de la région de la tête s'invagine vers l'arrière, formant des fosses olfactives qui fusionnent finalement avec le tissu endodermique du pharynx précoce. À peu près au même moment, une protubérance de tissu endodermique s'étend vers l'avant à partir de l'intestin antérieur, produisant un bourgeon pulmonaire qui continue de s'allonger jusqu'à former le bourgeon laryngotrachéal. La partie proximale de cette structure atteindra la trachée, tandis que l'extrémité bulbeuse se ramifiera pour former deux bourgeons bronchiques. Ces bourgeons se ramifient ensuite à plusieurs reprises, de sorte que vers la semaine 16, toutes les principales structures des voies respiratoires sont présentes. Le développement progresse après la 16e semaine, à mesure que des bronchioles respiratoires et des canaux alvéolaires se forment et qu'une vascularisation importante se produit. Les cellules alvéolaires de type I commencent également à prendre forme. Les cellules pulmonaires de type II se développent et commencent à produire de petites quantités de surfactant. À mesure que le fœtus grandit, le système respiratoire continue de se développer à mesure que de plus en plus d'alvéoles se développent et que davantage de surfactant sont produits. À partir de la 36e semaine environ et jusque dans l'enfance, les précurseurs alvéolaires arrivent à maturité pour devenir des alvéoles pleinement fonctionnelles. À la naissance, la compression de la cavité thoracique oblige à expulser une grande partie du liquide contenu dans les poumons. La première inhalation gonfle les poumons. Les mouvements respiratoires du fœtus commencent vers la 20e ou la 21e semaine et se produisent lorsque des contractions des muscles respiratoires amniotiques amniotiques amniotiques poussent le fœtus à inhaler et à expirer. Ces mouvements se poursuivent jusqu'à la naissance et peuvent aider à tonifier les muscles en vue de la respiration après la naissance et sont un signe de bonne santé.
Questions de révision
Q. Les fosses olfactives forment laquelle des cellules suivantes ?
A. mésoderme
B. cartilage
C. ectoderme
D. endoderme
Réponse : C
Q. Un ensemble complet d'alvéoles matures est présent à ________.
A. Petite enfance, vers 8 ans
B. naissance
C. 37 semaines
D. 16 semaines
Réponse : A
Q. Si un bébé naît prématurément avant que les cellules de type II ne produisent suffisamment de surfactant pulmonaire, à laquelle des solutions suivantes pouvez-vous vous attendre ?
A. difficulté à exprimer un liquide
B. difficulté à gonfler les poumons
C. difficultés liées au flux capillaire pulmonaire
D. Pas de difficulté car les cellules de type I peuvent fournir suffisamment de surfactant pour une respiration normale
Réponse : B
Q. Quand commencent les mouvements respiratoires du fœtus ?
A. vers la semaine 20
B. vers la semaine 37
C. vers la semaine 16
D. après la naissance
Réponse : A
Q. Qu'arrive-t-il au liquide qui reste dans les poumons après la naissance ?
R. Il réduit la tension superficielle des alvéoles.
B. Elle est expulsée peu de temps après sa naissance.
C. Il est absorbé peu de temps après la naissance.
D. Elle lubrifie la pleurale.
Réponse : C
Questions sur la pensée critique
Q. Pendant combien de temps le fœtus possède-t-il suffisamment de structures matures pour respirer tout seul s'il naît prématurément ? Décrivez les autres structures qui se développent au cours de cette phase.
R. Vers la 28e semaine, suffisamment de précurseurs alvéolaires sont arrivés à maturité pour qu'un bébé né prématurément à ce moment puisse normalement respirer tout seul. Les autres structures qui se développent à cette époque sont les capillaires pulmonaires, qui se dilatent pour créer une grande surface d'échange de gaz. Des canaux alvéolaires et des précurseurs alvéolaires se sont également développés.
Q. Décrivez les mouvements respiratoires du fœtus et leur but.
R. Les mouvements respiratoires du fœtus sont dus à la contraction des muscles respiratoires, ce qui amène le fœtus à inhaler et à expirer du liquide amniotique. On pense que ces mouvements sont un moyen de « pratiquer » la respiration, ce qui permet de tonifier les muscles en vue de la respiration après la naissance. De plus, les mouvements respiratoires du fœtus peuvent aider les alvéoles à se former et à mûrir.
Lexique
- bourgeon bronchique
- structure de l'embryon en développement qui se forme lorsque le bourgeon laryngotrachéal s'étend et se ramifie pour former deux structures bulbeuses
- intestin antérieur
- endoderme de l'embryon vers la région de la tête
- laryngotrachéale
- le bourgeon se forme à partir du bourgeon pulmonaire, possède une extrémité trachéale et des bourgeons bronchiques bulbeux à l'extrémité distale
- bourgeon pulmonaire
- dôme médian qui se forme à partir de l'endoderme de l'intestin antérieur
- fosse olfactive
- tissu ectodermique invaginé dans la partie antérieure de la région de la tête d'un embryon destiné à former la cavité nasale