Le contrôle du muscle lisse bronchique

Avant de détailler l'anatomie du muscle lisse et les mécanismes cellulaires qui permettent la contraction, nous allons nous intéresser aux causes de sa contraction. Plusieurs mécanismes distincts entrent en jeu lors de sa contraction : d’une part, un mécanisme nerveux (par le biais des neurotransmetteurs) et, d’autre part, un mécanisme inflammatoire (par le biais des médiateurs de l’inflammation).

1) Le contrôle du muscle lisse par les neurotransmetteurs du système nerveux autonome

Il existe 3 systèmes de contrôle de la contractilité du muscle lisse par les neurotransmetteurs. Il y a le système cholinergique, le système adrénergique et le système non-adrénergique non-cholinergique (ou NANC).

·  Le système de contrôle cholinergique (système nerveux parasympathique) est le plus important système de contrôle neurologique des muscles lisses bronchiques. Celui-ci se met en place grâce au nerf vague (X) du plexus pulmonaire qui aboutit à des relais ganglionnaires situés dans la paroi bronchique. Le signal est ensuite transmis du ganglion aux muscles lisses par le biais de fibres post-ganglionnaires.

L’acétylcholine est libérée au niveau des synapses du ganglion et des jonctions entre les fibres post-ganglionnaires et les muscles lisses. Elle a pour effet de contracter les cellules du muscle bronchique, de favoriser la sécrétion du mucus en stimulant les glandes sous muqueuses ainsi que de favoriser la desquamation (perte des couches superficielles) de l’épithélium bronchique. En effet, les cellules des voies respiratoires contiennent de nombreux récepteurs à l’acétylcholine, autrement appelés récepteurs muscariniques, de type M1 à M5.

Les récepteurs muscariniques M2 et M3 sont présents sur la membrane du muscle lisse ; cependant c’est le type M3 qui est responsable de la contraction du muscle lisse par l’acétylcholine. Le type M2 n’intervient pas directement dans le phénomène de contraction, bien qu’il représente 80% des récepteurs à acétylcholine sur la membrane du muscle lisse. Son rôle est d’inhiber la relaxation du muscle lisse causée par la fixation de l’adrénaline ou du salbutamol sur ces récepteurs β2-adrénergique.

·  Le système adrénergique est constitué de fibres nerveuses adrénergiques (système nerveux sympathique) qui libèrent l’adrénaline.

L'adrénaline va se fixer sur les récepteurs β2-adrénergique du muscle lisse et participe ainsi à son relâchement. Elle peut aussi intervenir dans la modulation de la transmission cholinergique en modérant les sécrétions d’acétylcholines au niveau du ganglion parasympathique. Cependant, les fibres nerveuses adrénergiques sont peu nombreuses ; le système adrénergique joue donc un rôle assez mineur dans la relaxation du muscle lisse bronchique ou dans  la dilatation des voies respiratoires. Le système NANCi est la principale commande nerveuse de cette relaxation.

L’adrénaline peut aussi se fixer sur les récepteurs α-adrénergique du muscle lisse bronchique, ce qui va alors engendrer une bronchoconstriction.

·  Le système non-adrénergique non-cholinergique (NANC). On peut diviser ce système en deux entités distinctes : le système NANC excitateur (e) et le système NANC inhibiteur (i).

Le système NANCe libère des neuropeptides bronchoconstricteurs, comme la tachikinine, les neurokinines A et B et la substance P. Ces neuropeptides entrainent une contraction musculaire similaire à celle entrainée par le système cholinergique, ce qui induit une bronchoconstriction.

Le système NANCi libère de nombreux peptides (comme le VIP : peptide intestinal vasoactif, le PHI : peptide histidine isoleucine, le PHM : peptide histidine méthionine). Leur libération entraine un double mécanisme de relaxation : d’une part il y a une action sur les récepteurs du muscle lisse qui contre l’action de l’acétylcholine et permet ainsi son relâchement ; et d’autre part il y a une inhibition de la libération d’acétylcholine ou de la transmission de signaux au niveau du ganglion parasympathique.

·  Plusieurs explications impliquent des anomalies dans les récepteurs des neurotransmetteurs mais elles n’ont pas été démontrées à 100% et elles n’interviennent en aucun cas de manière seule dans les causes de la crise d’asthme.

Une hypothèse qui permet d’expliquer la bronchoconstriction est la diminution de la densité des récepteurs β2-adrénergique et/ou une augmentation du nombre de récepteurs α-adrénergique à la surface du muscle lisse.

Une autre hypothèse permettant d’expliquer la bronchoconstriction lors de la crise d’asthme est celle d’une disproportion entre le nombre de récepteurs muscariniques et le nombre de récepteurs β2-adrénergique.

Une troisième hypothèse est que les sujets atteints de cette maladie possèderaient une anomalie du système NANCi, et plus précisément une diminution de l’affinité des récepteurs du VIP avec cette molécule.

2) Le contrôle du muscle lisse par les médiateurs de l’inflammation

Cette étude de l’inflammation constitue un des modèles du déroulement de la crise d’asthme, ce qui permet de l’étudier malgré ces causes multifactorielles. De nombreuses études ont été menées sur ce sujet, et un grand nombre se contredisent ou ne font pas ressortir les mêmes éléments responsables de la crise d’asthme. Ce qui va suivre n’est pas une vérité générale, nous avons essayé de suivre au maximum les thèses émises à ce sujet.

L’asthme et l’allergie sont très liés, ce qui complexifie encore la recherche sur les causes de l’asthme. Dans certains cas, l’asthme peut être vu comme une réaction allergique causée par certains allergènes, comme la pollution atmosphérique, des particules fines contenues dans l’air, des pollens, les moisissures, les poils ou les squames d’animaux, etc. L’organisme des asthmatiques va réagir aux contacts de ces corps étrangers de manière disproportionnée, on parle d’hyperréactivité bronchique. Cela va faire intervenir les mécanismes de l’inflammation.

Pour des raisons évidentes, nous ne pouvons pas détailler les mécanismes complexes de la réaction inflammatoire et les interactions entre les médiateurs de l’inflammation et les cellules immunitaires sur notre blog. Nous vous conseillons donc plusieurs sites web qui peuvent vous apporter toutes les informations nécessaires pour comprendre la réaction inflammatoire :

Site sur les cellules immunitaires : cliquez ici

Site sur les médiateurs de l’inflammation : cliquez ici

Site sur la réaction immunitaire dans son ensemble : cliquez ici

Site sur la réaction immunitaire dans le cadre plus spécifique de l’asthme : cliquez ici ou ici

Durant l’inflammation, de nombreux médiateurs de l’inflammation sont produits (histamines, tryptase, médiateurs phospholipidiques, cytokines et chimiokines, …). Ils ont pour but de recruter des cellules immunitaires, de permettre leur différenciation, leur activation, l’élimination des antigènes et la réparation des tissus. Ils sont produits par des cellules immunitaires comme les mastocytes, les granulocytes (neutrophiles, éosinophiles et basophiles), les agranulocytes (lymphocytes et macrophages).

Ces médiateurs de l’inflammation peuvent aussi intervenir dans la contraction des muscles lisses bronchiques lors de la réaction inflammatoire de la crise d’asthme.

Nous n’allons traiter que les médiateurs de l’inflammation responsables d’une bronchoconstriction :

·  Histamine :

L’histamine, sécrétée par les basophiles et les mastocytes, engendre la contraction du muscle lisse bronchique en se fixant sur le récepteur H1 de ce dernier.  De plus, il existe des récepteurs H3 à l’histamine sur le ganglion parasympathique et sur les fibres du système nerveux cholinergique. L’histamine peut agir sur le tonus musculaire de manière indirecte en modulant la sécrétion de l’acétylcholine.

·  La tryptase :

La tryptase est une protéase produite par les mastocytes. Elle est stockée dans leurs granules. Elle peut agir à plusieurs niveaux.

-        Elle peut agir sur le système NANCi en inactivant le VIP (qui est un bronchorelaxant), ce qui favorise alors la bronchoconstriction.

-   La tryptase peut agir directement sur le muscle lisse par l’intermédiaire d’un récepteur, le PAR-2 (Protease Activated Receptor type 2), situé sur la membrane des cellules musculaires lisses. Elle va augmenter la concentration en Calcium du cytosol, déclenchant une bronchoconstriction

·  Les médiateurs phospholipidiques :

Ils comprennent plusieurs types de molécules, comme les prostanoïdes, [comprenant les prostaglandines (PG) et les thromboxanes (TX)], les leucotrilènes (LT) ou le PAF-acéther.

·      Les prostanoïdes :

La prostaglandine D 2 (PGD 2), la prostaglandine F 2α (PGF 2α) et le thromboxane A 2 (TXA 2) sont de puissant bronchoconstricteurs. Ces 3 molécules possèdent le même récepteur, le thromboxane prostanoïd (TP), qui est responsable de la contraction des muscles lisses.

En revanche, la PGE 2 et la PGI 2 ont un effet bronchorelaxant. Ces médiateurs se fixent respectivement aux récepteurs EP et IP situés sur les muscles lisses bronchiques pour induire une bronchodilatation.

·      Les leucotriènes :

3 leucotriènes C4, D4 et E4 (LTC4, LTD4 et LTE4) induisent une bronchoconstriction en agissant directement sur les muscles lisses bronchiques et sont aussi à l’origine d’une hypersécrétion de mucus lors de la crise d’asthme.

·      Le PAF-acéther :

Le PAF-acéther est un médiateur de l’inflammation libéré par les cellules de l’épithélium bronchique, par les mastocytes et par les différents granulocytes. Il va provoquer  une bronchoconstriction de manière indirecte en permettant les synthèses des leucotrilènes  LTC4, LTD4 et LTE4 et du thromboxane A 2 (TXA 2).

·  Les cytokines :

Les cytokines pro-inflammatoires TNF-α et IL-1β peuvent modifier la contractilité du muscle lisse bronchique. Les cytokines de type Th2 comme les IL-5 et GM-CSF engendrent une hyperréactivité à l’acétylcholine et une hyporéactivité à l’adrénaline. Elles modifient donc les messages nerveux contrôlant les muscles lisses bronchiques pour engendrer une contraction de ceux-ci.