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Anatomie du corps humain

Le système musculaire (III)

Le corps humain comprend 650 muscles dont 570 muscles squelettiques, c'est-à-dire sous contrôle volontaire du système nerveux central. Généralement associés à la force, ils assurent non seulement les mouvements conscients (contrôle de la marche, la parole, les positions assise et debout, la mastication et autres fonctions mécaniques) mais également à maintenir la posture et à faire circuler le sang et autres fluides dans le corps.

Si les muscles sont généralement associés aux activités des membres, ils assurent également des mouvements plus subtils comme les expressions faciales, les mouvements oculaires et la respiration.

Le système musculaire comprend trois types de muscles : squelettique, lisse et cardiaque.

Les muscles squelettiques sont le seul tissu musculaire volontaire contrôlant les actions conscientes. La plupart des muscles squelettiques sont attachés à deux os au moyen d'une articulation et de tendons, de sorte que le muscle puisse maintenir ou rapprocher ces os les unes des autres.

Le muscle viscéral ou lisse se trouve à l'intérieur des organes tels que l'estomac et les intestins ainsi que dans les vaisseaux sanguins. On l'appelle muscle lisse parce que, contrairement au muscle squelettique, il n'a pas l'apparence striée ou rubanée du muscle squelettique ou cardiaque. Les muscles viscéraux se contractent pour déplacer les substances à travers l'organe concerné. Du fait que le muscle viscéral est contrôlé par la partie inconsciente du cerveau, c'est un muscle involontaire qui ne peut pas être contrôlé par l'esprit conscient.

Le muscle cardiaque qu'on trouve uniquement dans le coeur est un muscle involontaire responsable du pompage du sang dans tout l'organisme. C'est la stimulation cardiaque naturelle qui permet au muscle cardiaque de signaler aux autres muscles cardiaques de se contracter. Comme les muscles viscéraux, le tissu musculaire cardiaque est contrôlé involontairement. Alors que les hormones et les signaux émis par le cerveau ajustent le taux de contraction cardiaque, ce sont les propres cellules du muscle cardiaque qui assurent l'auto-contraction du coeur, raison pour laquelle un coeur déconnecté du corps peut continuer à battre quelque temps.

A lire : Différences entre les muscles squelettique et cardiaque, ENS

Structure du tissu ou fibre musculaire d'un muscle strié squelettique (comme le biceps) ou du muscle cardiaque. Chaque fibre musculaire est composée d'un ensemble de brins de myofibrilles contractiles contenant des sarcomères. Chaque sarcomètre est une unité simple répétitive de zone H entourée de deux disques Z. Les brins de myofibrilles ainsi que les filaments d'actine et de myosine forment des faisceaux de filaments disposés parallèlement les uns par rapport aux autres. Lorsqu'un muscle se contracte ou se détend, les filaments formant les sarcomères glissent les uns sur les autres. Documents MedlinePlus/NIH, Biology Dictionary et Pearson Education adaptés par l'auteur.

Formes musculaires

Il existe une méthode visuelle simple pour identifier les muscles car on peut également les classer selon leur forme, leur taille et leur direction ou orientation. Les deltoïdes par exemple ou muscles de l'épaule, ont une forme triangulaire. Le muscle serratus, qui prend naissance à la surface de la deuxième à la neuvième côte du côté de la poitrine et s'étend sur toute la longueur antérieure des omoplate, a une forme de scie. Le rhomboïde majeur, qui attache l'omoplate à la colonne vertébrale, est une forme de diamant.

La taille peut être utilisée pour différencier des muscles similaires dans la même région. La région fessière (les fesses) contient trois muscles différenciés par la taille : le grand fessier, le moyen fessier et le petit fessier.

La direction dans laquelle se développent les fibres musculaires peut être utilisée pour identifier un muscle. Dans la région abdominale, il existe plusieurs ensembles de muscles larges et plats. Les muscles dont les fibres courent tout droit vers le haut et vers le bas sont le muscle droit de l'abdomen, ceux qui courent transversalement (de gauche à droite) sont les abdominaux transversaux et ceux qui courent sous un angle sont les obliques. Comme tout amateur d'exercice musculaire le sait, les obliques sont parmi les muscles les plus difficiles à développer pour obtenir les fameuses "tablettes de chocolat" au niveau de l'abdomen (qui en plus, à défaut d'excercice, sont recouvertes par une couche de graisse).

Le système musculaire et les différentes formes de muscles. Documents Wikimedia et Shutterstock adapté par l'auteur.

Les muscles peuvent également être identifiés par leur fonction. Le groupe fléchisseur de l'avant-bras permet de fléchir le poignet et les doigts. Le supinator est un muscle qui permet de rouler le poignet pour tourner la paume vers le haut. Les muscles adducteurs situés dans les fesses, les cuissses et les jambes permettent d'étirer (abduct) les membres inférieurs et sont généralement très développés chez les sportifs ayant besoin d'une détente explosive.

A l'inverse de toutes les autres parties du corps, la masse musculaire peut varier en volume et en masse et peut s'entretenir grâce à des exercices réguliers de musculation et une nourriture saine. Il est même conseillé à chacun et surtout aux personnes âgées qui deviennent sédentaires de pratiquer régulièrement de l'exercice (ne fut-ce que de la marche ou de la natation) pour entretenir un minimum leur masse musculaire et améliorer leur bien-être. On y reviendra.

Comme toutes les cellules, celles des muscles sont régulièrement remplacées. Le processus le plus lent s'observe dans le muscle cardiaque dont seulement 1% des cellules sont régénérées chaque année après l'âge de 20 ans. Mais ce n'est pas pour autant qu'il est moins résistant ou fiable que d'autres types de tissus ou d'autres organes. Le coeur est même plus résistant que les os puisque ceux-ci peuvent se fragiliser ou se briser.

Les douleurs musculaires

Les douleurs musculaires du nom savant de myalgie traduisent de multiples pathologies. La plupart du temps elles sont bénignes et sont la conséquence d'un mauvais mouvement ou d'une contracture. Il peut aussi s'agir d'une inflammation et dans ce cas, la douleur musculaire n'est qu'un effet secondaire d'une autre cause dont il faut trouver l'origine (mauvaise posture, équipement inadapté, maladie, etc). Dans les cas les plus graves, il peut s'agir d'une blessure ou d'un traumatisme consécutif par exemple d'une opération chirurgicale ou un dérèglement qui a affecté le système musculaire, squelettique, immunitaire ou nerveux.

Des douleurs musculaires ou myalgies. D.R.

Le sujet étant aussi vaste que les symptômes et pathologies, en raison des nombreuses causes potentielles de douleurs musculaires, il est plus facile de les diviser en deux catégories : les douleurs musculaires localisées et les douleurs musculaires systémiques.

Les douleurs musculaires localisées font référence à une douleur centrée autour d'un muscle ou d'un groupe de muscles. Parmi les plus communes, citons la fatigue musculaire, la crampe, la contusion, le torticolis, les courbatures, la contracture, l'élongation, la foulure, l'entorse, le syndrome de douleur myofasciale et le syndrome des loges.

Cela comprend aussi toutes les blessures musculaires comme les déchirures et les ruptures des fibres musculaires causées par un mouvement rapide et les effets des coups directs parfois associés à une ecchymose (un "bleu") voire un hématome (un épanchement de sang) et un écrasement des fibres musculaires qui vont signifier un arrêt temporaire de l'activité et un suivi médical.

Les douleurs musculaires systémiques sont ressentie dans tout le corps. Elles sont souvent liées à une infection (maladie de Lyme, paludisme, polio, dengue, trichinellose, toxoplasmose, etc), à un effet secondaire d'un médicament (les bisphosphonates utilisés pour traiter l'ostéoporose, les inhibiteurs de l'aromatase utilisés pour prévenir la récidive du cancer du sein, ou un sevrage rapide d'un antidépresseur) ou à une maladie sous-jacente (fibromyalgie (voir plus bas), pseudopolyarthrite rhizomélique, encéphalomyélite myalgique/syndrome de fatigue chronique, lupus érythémateux disséminé, myopathie inflammatoire, maladie thyroïdienne, insuffisance surrénalienne primaire, ostéomalacie, rhabdomyolyse, dépression, etc.).

Les crampes sont très communes. Il s'agit de contractions involontaires et temporaires des muscles provoquant des douleurs parfois aiguës et un raidissement d'un muscle ou d'un faisceau de muscles. La crampe apparaît soit après un mouvement du corps ou d'un membre (et en général toujours en faisant le même mouvement) soit spontanément et généralement dans un bras, les doigts, une jambe (le mollet), encore dans la plante des pied. Il existe deux formes de crampes :

Les principales zones de fatigue neuromusculaire (qui agissent à la fois sur le système nerveux et sur le système musculaire et influencent les performances). Document  P.Enzo (2018).

- La crampe essentielle ou idiopathique qui n'a pas de cause décelable. Elle peut être provoquée par la fatigue musculaire, la déshydratation, une insuffisance en sel (sodium, magnésium, calcium, potassium), des complications d'une grossesse, l'abus d'alcool ou de café, etc. On retrouve parmi celles-ci les crampes nocturnes. Elles sont sans gravité (mais si elles se répètent fréquemment elles peuvent entraîner des troubles psychologiques comme de l'anxiété) mais leur origine est inconnue. Il y a également les crampes du sportif qu'on peut éviter en s'échauffant et en s'hydratant avant et pendant le sport.

- La crampe secondaire souvent liée à un trouble du métabolisme (maladie rénale, thyroïdienne, manque de sels, sclérose en plaques, hypokaliémie et hypocalcémie, myopathie, chaleur excessive, effet secondaire de médicaments, etc).

Il ne faut pas confondre une douleur musculaire avec :

- une tendinite qui est une inflammation du tendon d'un muscle ou de sa gaine au niveau des articulations (épaule, coude, poignet, genou, hanche, tendon d'Achille)

- une douleur articulaire (par exemple à la mâchoire, au genou, à la colonne vertébrale, etc). Une douleur articulaire résulte généralement d'une inflammation ou d'une lésion d'un disque articulaire ou d'un ménisque par exemple ou encore d'une déformation du squelette ou d'une posture inadaptée (dorsalgie, scoliose, etc).

- des rhumatismes dont il existe une centaine d'affections qui se produisent dans ou autour des articulations dont les plus connues sont l'arthrite rhumatoïde et l'arthrose (cf. le squelette).

- une luxation qui est un déboitement des os qui forment une articulation.

Contrairement à ce que propage la rumeur, les statines, des médicaments prescrits contre l'excès de cholestérol, ne provoquent pas de douleurs musculaires.

Traitement et guérison des douleurs musculaires

La plupart des douleurs non traumatiques disparaissent ou guérissent d'elles-mêmes. En cas de douleur musculaire persistante, un massage et l'application d'une crème dite anti-fatigue qui décontracte le muscle peut faciliter sa récupération (par ex. le gel Relax à base d'akiléine) et éliminer la douleur. En cas de traumatisme bénin (entorse, contusion) ou d'inflammation (souvent associée à une rougeur et une chaleur localisée), l'application de Voltaren Emulgel Forte à 2%, un anti-inflammatoire non stéroïdien soulage également les douleurs topiques articulaires et musculaires. Si cela ne suffit pas, une thérapie adaptée (cryothérapie, physiothérapie, étirements, etc) est recommandée.

Dans les situations les plus graves, notamment lors d'une déchirure ou d'un claquage sévère (rupture), il faut recourir à la chirurgie car une ou plusieurs fibres musculaires et même des tendons peuvent être sectionnés. Le syndrôme des loges qui est une douleur (dans l'avant-bras, le molet, les fesses, l'abdomen, etc) liée à l'augmentation de la pression intramusculaire doit également être traité d'urgence.

En général, il faut plusieurs mois pour guérir un muscle endolori tandis que la réhabiliation après une opération chirurgicale peut durer plus d'un an avec des exercices de rééducation quotidiens.

Les courbatures musculaires retardées

Cela vaut la peine de les décrire à une époque où près de la moitié de la population dans certains pays européens est sédentaire et victime de "maladies de civilisation" qui font prendre conscience à certains qu'il est temps de changer de style de vie et de pratiquer un sport régulièrement, ne fut-ce que la marche, du vélo, de la natation ou du fitness en amateur.

Entraînement sur des tapis roulants en salle de sport. Document Dotshock/123RF.

La pratique d'une activité sportive peut entraîner des courbatures musculaires retardées ou CMR que les Anglo-saxons appelent DOMS (Delayed Onset Muscular Soreness). Sauf coup direct ou accident, tout se passe bien dans les heures qui suivent l'exercice voire même la nuit suivante mais c'est ensuite que les douleurs apparaissent.

Les CMR peuvent apparaître 6 à 8 heures après l'activité et atteignent leur pic 24 à 48 heures jours après l'activité. En général, elles commencent à diminuer environ 72 heures après l'exercice, mais leur évolution et leur étendue varient d'une personne à l'autre. Les CMR peuvent être associées à un gonflement, une sensibilité et une gêne, et peuvent être ressenties jusqu'à 1 semaine après un exercice intense. Elles apparaissent plus fréquemment ches les personnes qui débutent une nouvelle activité sportive ou qui reprennent une activité sportive après une longue interruption.

Quelle est l'origine des courbatures musculaires retardées ? Rappelons que lors d'un exercice sportif, le corps et en particulier les muscles ont besoin d'énergie. Au cours de ce processus métabolique, les cellules deviennent naturellement plus acides (cf. R.A. Robergs, 2004). On peut alors ressentir une sorte de brûlure dans les muscles sollicités. Durant cette phase, de la lactate est produite pour ralentir le taux d'acidité des cellules. Cet acide lactique nettoie notre organisme environ 30 minutes après l'entraînement. Mais cette lactate n'est pas uniquement produite durant un exercice mais tout le temps, même au repos.

Les courbatures musculaires retardées ne sont pas liées à la production de lactate comme certains le pensent mais sont le résultat d'un microtraumatisme dans les muscles et dans les tissus conjonctifs environnants, provoquant une inflammation (cf. P.B. Lewis et al., 2011). C'est la raison pour laquelle il faut s'accorder des périodes de repos pour détendre le corps et lui permettre de récupérer car si on continue au même rythme, tôt ou tard on risque une blessure qui sera bien plus longue à guérir.

Plusieurs facteurs peuvent provoquer des CMR. La première cause sinon avérée du moins suspectée est liée à une contraction musculaire en excentrique : un mouvement inadapté ou forcé exerce une charge plus importante sur les muscles. Cela se produit par exemple lorsqu'on court en descente, qu'on soulève des poids à bout de bras, qu'on s'accroupit en position de squat (position assise mais sans appui) ou lorsqu'on effectue un mouvement inhabituel ou un faux mouvement. Afin de soutenir la charge, le muscle se contracte tout en s'étirant. Cela revient à tirer sur un élastique au-delà de sa limite d'élasticité et à le rompre. Dans le cas d'un muscle, il y a un traumatisme qui dans le meilleur cas sont des CMR.

A gauche et au centre, les noyaux (violets ou verts clairs) de fibres musculaires migrent vers le site d'une blessure pour aider à réparer la déchirure. A droite, IRM musculaire après qu'un sportif ait reçu un coup direct sur la hanche et la cuisse. (a) coupe coronale, (b) coupe axiale. Le radiologue observe un hypersignal (signal supérieur à la moyenne) et diagnostique un oedème plumeux autour de l'hématome après le traumatisme contondant. Documents W.Roman et al. (2021) et K.M. Thierfelder et al. (2019).

Les CMR peuvent aussi provenir d'un petit épanchement de sang provoqué par la rupture des capillaires sanguins, de microtraumatismes (des déchirures) des gaines qui entourent les faiseaux de fibres musculaires ou encore d'une augmentation des acides dans le sang (acidose), le pH du sang dépassant le seuil de 7.37. Sauf problème métabolique ou respiratoire, en principe l'acidose est temporaire.

Enfin, on peut confondre les CMR avec une blessure lorsque la douleur est pénible et persistante. En général une blessure musculaire se ressent très rapidement car elle force le sportif à interrompre brutalement son exercice (contusion, élongation, déchirure, claquage) et peut être accompagnée d'un bruit sec symptomatique. Etant douleureuse et handicapante, une consultation médicale est souvent requise suivie d'une échographie pour confirmer le diagnostic. Il va de soi que si l'impotence fonctionnelle est importante, une visite aux urgences traumatologiques s'impose.

Les sportifs qui pratiquent un sport d'endurance (fitness, course à pied, cyclisme, natation) et d'ultra-endurance ou extrême (ajoutons le marathon, le ski de fond, l'altérophilie, etc) qui demandent beaucoup d'efforts et longtemps connaissent bien l'expression "no pain no gain" signifiant qu'on n'obtient pas de résultats sans efforts. Mais est-ce vrai ?

Pour éviter des douleurs aux mollets lors de la marche ou la rando, il faut éviter les talons plats et choisir des chaussures ou des bottines avec un talon de 2 à 5 cm maximum pour soulager la chaîne musculaire fesse-jambe-talon. Document D.R.

Croire qu'il faut ressentir une douleur pour que l'exercice soit efficace ou utile est faux ! D'ailleurs tous les kinés vous diront qu'il ne faut ne pas forcer un exercice si vous ressentez des douleurs. Il faut le pratiquer jusqu'au seuil de la douleur, mais jamais au-delà. Cependant, si c'est vrai dans le cadre d'un échauffement ou d'une réhabilitation, ce n'est pas vrai dans le cadre d'un renforcement musculaire ou de musculation pure.

Des études ont montré qu'un certain degré de douleur aide la croissance du muscle. En effet, c'est en se réparant que les fibres musculaires deviennent plus grosses et plus fortes, ce qui a pour effet de ne plus ressentir la douleur musculaire pendant l'effort. Mais l'effet est traumatisant pour les muscles et provoque des CMR. Quant à l'effet des étirements avant ou après l'exercice sur les courbatures, une étude a montré qu'ils ne réduisent pas les effets des CMR chez les adultes en bonne santé (cf. R.D. Herbert et al., 2011).

Des études ont montré que la douleur elle-même est un mauvais indicateur de l'adaptation et de la croissance musculaire. En effet, comme le chaud et le froid, chacun ressent la douleur selon des seuils qui varient d'une personne à l'autre et selon de nombreux facteurs, y compris génétiques.

Ne pas ressentir de douleur signifie justement que votre corps s'adapte bien et a correctement préparé vos muscles pour pratiquer cette activité. Si vous êtes équipé d'accessoires, cela signifie aussi qu'ils sont adaptés à votre morphologie et ne vous gênent pas. La meilleure peuve est qu'au fur et à mesure que vous pratiquez un sport, non seulement vos muscles s'habituent à ce stress spécifique (ils s'adaptent rapidement et réagissent beaucoup moins fortement) qu'on appelle l'analgésie induite par l'exercice mais vous vous perfectionnez en même temps, et reculez vos limites.

Traitement des CMR

Les muscles étant des structures très complexes reliées à des tendons, des fibres nerveuses, des vaisseaux sanguins et au squelette, une courbature ou une blessure légère met du temps à guérir qui se compte en mois. En gros, il n'y a pas grand chose à faire à part être patient en attendant de récupérer. Une chose est certaine, au plus tôt vous bougez et vous pratiquez des exercices de réhabilitation, au plus vite vous avez des chances de retrouver votre souplesse et de reprendre une activité sportive.

Comparaison des CMR 24 à 96 heures après l'exercice entre les groupes 1 et 2. Document adapté de P.Lembke et al. (2014).

Peu d'études proposent des traitements efficaces contre les CMR. Les seuls résultats confirmés sont les ultrasons contre les douleurs musculaires mais l'étude ne porte que sur 12 personnes dont 6 ayant reçu un placebo. Selon certains médecins, la stimulation électromagnétique (cf. Human Tecar) est bénéfique sur les systèmes circulatoires et lymphatiques. En cas de CMR sans lésion des fibres (par ex. une douleur aiguë diffuse, gonflement œdémateux du muscle), elle permet de réduire significativement le temps de récupération des lésions musculaires. Mais cet avis n'est pas le résultat d'une étude scientifique validée et tous les cas n'ont pas été examinés.

Dans une étude publiée dans le "Journal of Sports Science & Medicine" en 2014, l'équipe de Peter Lembke et al. du groupe Bioseutica a testé l'influence de l'indice Oméga 3 sur la performance et le bien-être chez les jeunes adultes après un exercice excentrique intensif.

L'indice Oméga 3 (ou indice N3) correspond à la somme des teneurs en acides eicosapentaénoïque (EPA) et docosahexaénoïque (DHA). Ces acides possèdent des propriétés antiarythmiques, hypotriglycéridémiantes et anti-inflammatoires qui leur confèrent des effets bénéfiques sur la santé. On les utilise notamment en cuisine et dans des compléments alimentaires utilisés par les sportifs.

Les chercheurs ont comparé l'indice Oméga 3 des 64 participants avec l'incidence des CMR, qui pour chaque participant était mesurée sur une échelle de 1 à 10 à 0, 24, 48, 72 et 96 heures après l'exercice. Comme le résume le graphique présenté à gauche, les personnes ayant un indice Oméga 3 > 4 (groupe 1 de 42 personnes) présentent nettement moins de CMR que celles ayant indice Omega 3 < 4 (groupe 2 de 22 personnes), la différence atteignant 50% après 72 heures.

Dans leurs conclusions, les chercheurs déclarent que les résultats de cette étude "soutiennent l'hypothèse selon laquelle des niveaux plus élevés d'Oméga 3 dans les tissus peuvent avoir un effet protecteur sur les cellules musculaires pendant l'exercice et peuvent agir en réduisant la réponse inflammatoire et les CMR qui en découlent".

On ne peut pas toujours éviter les CMR, mais on peut certainement en diminuer les effets en s'échauffant avant l'exercice, en s'entraînant correctement, en modérant son effort et sans dépasser ses limites. Il faut démarrer l'exercice en douceur, éviter les exercices musculaires en contraction excentrique, s'alimenter correctement avant et pendant l'effort, boire suffisamment (avant, pendant et après l'effort) et toujours écouter son corps. Comme pour toute douleur d'origine musculaire associée à un traumatisme bénin, l'application d'un gel décontractant après l'effort ne peut que faire du bien et optimiser le rétablissement.

Maladies du système musculaire

Selon l'association hollandais Prinses Beatrix Spierfonds, il existe environ 600 maladies musculaires différentes. Les troubles et maladies du système musculaire concernent de très nombreux affections touchant souvent d'autres systèmes anatomiques (squelettique, neurologique, etc). La plupart des pathologies touchant le système locomoteur, elles sont plus ou moins handicapantes.

Coupe microscopique grossie 80X d'une myosite à corps d'inclusion (les agrégats sombres) ou maladie inflammatoire des muscles. Document Anabible.

Les troubles neuromusculaires courants peuvent être classés en trois catégories :

Les troubles musculaires primaires comprennent les myopathies inflammatoires dont la polymyosite caractérisée par une inflammation et un affaiblissement progressif des muscles squelettiques; la dermatomyosite qui est une polymyosite accompagnée d'une éruption cutanée; la myosite du corps d'inclusion qui est caractérisée par une faiblesse musculaire progressive et une émaciation. D'autres troubles courants sont les dystrophies musculaires et les troubles musculaires métaboliques. La dystrophie musculaire affecte les fibres musculaires; des troubles musculaires métaboliques interfèrent avec les réactions chimiques impliquées dans l'absorption d'énergie extraite de la nourriture. Elles peuvent conduire à des dégénérescences musculaires accompagnées de déformations invalidantes.

Les troubles de la jonction neuromusculaire altèrent la transmission des signaux nerveux aux muscles.Le trouble le plus courant est la myasthénie grave caractérisée par divers degrés de faiblesse des muscles squelettiques. Indirectement, il existe de nombreux types de neuropathies périphériques qui peuvent être secondaires comme le diabète, ou dues à une variété d'autres causes dont les toxines, l'inflammation et les causes héréditaires.

Les troubles des motoneurones affectent les cellules nerveuses qui alimentent les muscles. Ces maladies sont dégénératives, continues, ininterrompues et progressives. La maladie la plus reconnaissable est la sclérose latérale amyotrophique ou SLA, communément appelée maladie de Charcot en francophonie ou maladie de Lou Gehrig. Elle a notamment touché le mathématicien Stephen Hawking.

La fibromyalgie 

Cette affection se manifeste par des douleurs diffuses, notamment musculaires (des points précis sont anormalement douloureux sous une pression modérée). Les symptômes peuvent se prolonger pendant des mois voire des années (douleur chronique). Ils sont associés à une fatigue intense, des troubles du sommeil, et souvent à d'autres symptômes comme par exemple les troubles de l'état émotionnel (variation de l'humeur d'origine nerveuse, anxiété, dépression, etc).

Localisation des zones de douleur diffuse et chronique pouvant être en relation avec une fibromyalgie. Document Cherry for Life Science.

L'OMS a classé la fibromyalgie parmi les maladies en 1992 mais certains pays comme la France s'y est toujours refusée tout en reconnaissant les symptômes. En effet, un diagnostic de fibromyalgie est difficile à établir quand on ignore la cause des symptômes et donc où chercher.

Les examens sanguins et radiologiques notamment ne sont pas demandés pour poser le diagnostic de fibromyalgie mais pour écarter les autres pathologies susceptibles de produire des effets similaires. En effet, tout étant en interaction dans le corps humain, la découverte d'une autre pathologie peut parfois expliquer les symptômes ou n'être que l'une des causes associées à la fibromyalgie. D'éventuelles comorbidités mais qu'il faut identifier précisément et qui prennent donc du temps, peuvent aussi influencer le diagnostic.

Compte tenu de ces facteurs, il arrive encore que malgré l'aide des systèmes d'imagerie et de ses confrères, un médecin, un clinicien-chercheur ou même un physiologiste qui a une vision holistique de la biologie humaine, ne parvienne pas à établir un diagnostic par défaut tellement les conditions de cette maladie sont diffuses au sens propre (ou parce qu'ils ne veulent pas prendre le temps d'investiguer).

En France, l'Inserm a mis près de 30 ans pour développer une expertise spécifique sur la fibromyalgie afin de poser plus clairement un diagnostic de la maladie. Sur base de l'analyse de près de 1600 documents scientifiques publiés entre 2010 et 2020, pas moins de 15 experts (cliniciens et/ou chercheurs dans les domaines de l'algologie, l'économie, la médecine physique et de réadaptation, la médecine du travail, la neurologie, les neurosciences, la pédiatrie, la pharmacologie, la psychiatrie, la psychologie, la psychosociologie, la rhumatologie, la santé publique et la sociologie) ont étudfié le sujet pour finalement publier les premiers documents de synthèse sur la fibromyalgie en 2020.

La sarcopénie ou l'effet de l'âge sur la musculature

Lorsqu'une personne vieillit, sa masse musculaire squelettique et ses performances physiques diminuent graduellement, conduisant à une sarcopénie. Il s'agit d'un syndrome gériatrique que certains qualifient de maladie qui touche plus de 50 millions de personnes de plus de 50 ans dans le monde.

La sarcopénie multiplie par 12 le risque d'ostéoporose et par 2 le risque de fracture et de chute. Elle contribue au diabète de type 2, à la fragilité et l'invalidité physique qui se solde par une perte d'indépendance et une diminution de la qualité de vie. C'est pourquoi en vieillissant il est important d'y remédier. Il existe peu de solutions pour traiter la sarcopénie. La première action consiste à agir préventivement avant que les symptômes deviennent sévères et entraînent une invalidité chez les personnes les plus touchées.

Selon une étude des NIH réalisée entre 1997 et 2001 sur plus de 30000 Américains de plus de 65 ans, 9% d’entre eux pratiquaient de la musculation au moins deux fois par semaine. Ce nombre relativement élevé incita les chercheurs à suivre ce groupe de sportifs pendant 15 ans. Les chercheurs ont constaté que les seniors qui se musclent au moins deux fois par semaine ont 41% de chance en moins de faire un arrêt cardiaque. Cette pratique sportive réduit aussi de 19% les risques de cancers fatals et de 46% les risques de maladies mortelles en général (cf. J.L. Kraschneski et al., 2016).

En conclusion, le principal facteur qui permet d'entretenir ses muscles est l'activité physique régulière, que ce soit des exercices de musculation ou la pratique d'un sport. Ce sont surtout les exercices de résistances (lever de poids, élastique, etc) qui entretiennent les muscles. Parmi les sports non violents et complets, grâce à la résistance de l'eau, la natation est recommandée. Ne vous en privez pas !

Les effets d'une masse musculaire trop faible (sarcopénie) sur la santé. Document Withings.

La plupart des spécialistes recommandent également d'augmenter la consommation de protéines pour prévenir ou traiter la sarcopénie. L'Esceo estime l'apport protéique nécessaire à environ 1-1.2 g par kilo et par jour (contre 0.8 g/kg/j pour un jeune adulte) soit 60 g pour un senior pesant 60 kg. Pour rappel, on trouve 18 à 20 g de protéines dans 100 g de viande ou de poisson, 2 oeufs, 70 g d'Ementhal, 1/2 litre de lait, 180 g de fromage blanc, 4 yaourts, 150 g de pâtes cuites ou 100 g de poids chiches.

Mais selon une nouvelle étude, la vitamine C joue un rôle positif majeur. Dans une étude publiée dans le "Journal of Nutrition" en 2020, Ailsa A. Welch de l'Université East Anglia de Norwich en Grande Bretagne et ses collègues ont effectué des analyses biométriques sur plus de 13000 hommes et femmes âgés de 42 à 82 ans de 10 pays européens pour estimer la proportion de muscles squelettiques dans leur corps. Les participants ont noté en détails ce qu'ils mangeaient et buvaient pendant 7 jours. Les chercheurs ont ensuite calculé leur consommation de vitamine C et mesuré directement leur concentration de vitamine C dans le plasma sanguin pour réduire la marge d'erreur.

Selon les chercheurs, les personnes perdent entre 0.5 et 1% de masse musculaire chaque année à partir de 50 ans. C'est-à-dire qu'à 60 ans, une personne sédentaire a perdu 10% de sa masse musculaire initiale et 30% à 80 ans ! En général, la masse musculaire est perdue et soit la personne maigrit soit elle accumule des graisses. Si la personne est en bonne condition physique, il lui est donc conseillée de pratiquer régulièrement une activité sportive et de continuer à bien se nourrir après 50 ans et certainement une fois pensionnée.

Les chercheurs ont découvert que les personnes consommant plus de vitamine C avaient une plus grande masse musculaire. Les femmes en particulier, consommaient plus d'aliments contenant de la vitamine C et présentaient une masse musculaire 3% supérieure à celle de la catégorie la plus faible. Les données montrent également que la vitamine C est probablement aussi importante pour les personnes d'âge moyen. Une précédente étude avait montré que les femmes prenant plus de vitamine C avaient non seulement plus de masse musculaire mais présentaient également une meilleure fonction motrice des jambes. Au niveau de la population, une faible consommation de fruits et de légumes pourrait avoir des implications sur la santé musculaire.

Si les chercheurs ne précisent pas la quantité de vitamine C nécessaire pour conserver sa masse musculaire, à partir de 50 ans on estime que la prise de 1 gramme de vitamine C par jour aide les personnes âgées.

Sachant que la vitamine C est soluble dans l'eau, l'organisme ne peut pas stocker les vitamines liposolubles ni les vitamines hydrosolubles. En revanche, la vitamine C des aliments est transportée vers les tissus via les fluides corporels et est utilisée par les cellules, l'excédent étant évacué dans l'urine.

Selon les chercheurs, "une nutrition optimale peut aider à réduire la diminution de la masse musculaire. Cela encourage davantage les personnes de tous âges à suivre les directives en matière d'alimentation saine et à manger une grande variété de légumes et de fruits chaque jour, non seulement pour leur santé générale, mais aussi pour protéger leurs muscles. Mais là où l'amélioration de l'alimentation n'est pas possible, les suppléments peuvent constituer une alternative appropriée".

A lire : La masse musculaire, Withings

Diagnostic et traitement

Si la sarcopénie peut être ralentie et même stoppée en pratiquant des exercices physiques ou du sport régulièrement, d'autres troubles ou maladies musculaires exigent un traitement médicamenteux ou plus lourd.

L'électromyographie (EMG) est souvent utilisée pour diagnostiquer les troubles musculaires. Un EMG permet de caractériser les causes des troubles nerveux et musculaires en stimulant les nerfs et en enregistrant les réponses aux stimuli. Il est rare que des biopsies nerveuses ou musculaires soient nécessaires.

Il existe des traitements pour les troubles musculaires primaires et secondaires. Les stéroïdes et d'autres médicaments peuvent aider à réduire les spasmes et les crampes. Des formes douces de chimiothérapie peuvent également traiter de nombreux troubles musculaires.

Malheureusement, malgré les progrès dans le génie génétique et les cellules souches, à ce jour il n'est pas encore possible de guérir les maladies dégénératives et il n'existe que des traitements de support (soins palliatifs).

Spécialistes : Médecin généraliste, médecin du sport, rhumatologue, neurologue, orthopédiste, kinésithérapeute, ostéopathe, naturopathie, acupuncteur.

Le système respiratoire

C'est au XIIIe siècle que l'anatomiste et physiologiste Ibn Al-Nafis avança l'idée que le sang doit passer par l'artère pulmonaire et traverser les poumons puis retourner dans le cœur pour ensuite être pompé à travers le corps. Il fut le premier à décrire scientifique la circulation pulmonaire.

Le système respiratoire est composé d'une série d'organes chargés d'absorber l'oxygène qui sert de "carburant" à l'organisme et d'expulser le dioxyde de carbone qui est toxique pour l'organisme. Les organes primaires du système respiratoire sont les poumons qui effectuent cet échange gazeux pendant que nous respirons. Si l'acte est réflexe et donc involontaire quand nous sommes endormis ou inconscients, à l'état éveillé on peut suspendre temporairement la respiration ou plus précisément la ventilation pulmonaire mais au bout de quelques dizaines de secondes ou quelques minutes pour les apnéistes les plus entraînés, le système reflexe obligera l'organisme à reprendre sa respiration au risque de tomber inconscient.

Sur le plan métabolique, l'hémoglobine des globules rouges recueille l'oxygène des poumons et le transporte vers les parties du corps qui en ont besoin, en déservant en priorité les organes vitaux. Pendant le processus, les globules rouges recueillent le dioxyde de carbone rejeté par les cellules et le transportent vers les poumons, où il est libéré du corps lorsque nous expirons. On reviendra plus bas sur l'hémoglobine à propos du sang.

Au repos, le coeur pompe en moyenne 4.5 litres de sang par minute. Le sang contient environ 35% d'hémoglobine en poids pour un taux d’oxyhémoglobine de ~95%. 1 g d'hémoglobine peut transporter environ 1.36 ml d’oxygène, soit environ 1 mg (une mole d’oxygène représente 32 g et occupe un volume de ~24 litres). Les 4.5 litres de sang pompés chaque minute par le coeur contiennent donc 1.5 kg d’hémoglobine dont 1.45 kg d’oxyhémoglobine qui transporte 1.5 g d’oxygène. On en déduit qu'un adulte au repos consomme environ 1.5 g d’oxygène par minute.

Le corps humain a besoin d'oxygène pour survivre. Une diminution de la quantité d'oxygène est appelée hypoxie et un manque complet d'oxygène est appelé l'anoxie. Ces conditions peuvent être fatales. En effet, après environ quatre minutes sans oxygène, les cellules du cerveau commencent à mourir, ce qui peut entraîner des dommages permanents au cerveau (par exemple un handicap mental) et finalement entraîner la mort. Notons que si à petite dose l'oxygène est indispensable à la vie aérobie, à forte concentration il reste toujours un poison. On reviendra sur le rôle de l'oxygène dans l'article sur les propriétés des molécules prébiotiques.

Chez l'homme, le taux ou fréquence moyenne de respiration varie avec l'âge. Le rythme normal de la respiration du nouveau-né est d'environ 40 respirations par minute et peut ralentir jusqu'à 20 respirations par minute lorsqu'un bébé dort. Chez l'adulte, la fréquence respiratoire moyenne au repos est de 12 à 16 respirations par minute. Mais pendant un effort physique le taux moyen chez un adulte en bonne santé peut atteindre 45 respirations par minute pendant un exercice intense.

Description

Lorsque nous respirons, l'oxygène pénètre soit la bouche soit par le nez et traverse les sinus qui sont des espaces creux situés dans le crâne. Les sinus aident à réguler la température et l'humidité de l'air que nous respirons.

La trachée filtre l'air qui est inhalé qui est ensuite transporté dans les bronches qui sont deux tubes reliant la trachée à chacun des poumons. Les bronches sont bordées de cils se déplaçant d'avant en arrière, transportant le mucus vers le haut et vers l'extérieur. Ce mucus qui est un liquide collant, recueille la poussière, les germes et autres matières qui tentent de pénétrer dans les poumons. Nous expulsons le mucus lorsque nous éternuons, toussons, crachons ou avalons.

Les bronches conduisent aux lobes pulmonaires qui sont abrités dans la cavité thoracique ou pulmonaire protégée par les os du thorax. Les bronches sont des conduits aériens pourvus de cartilage.

La plèvre est une mince membrane composée de deux feuillets dont l’un tapisse la paroi intérieure du thorax et l’autre enveloppe les poumons. Entre les deux feuillets de la plèvre circule une petite quantité de liquide séreux qui permet aux poumons de glisser sans s'irriter à l’intérieur de la cage thoracique.

Le poumon droit présente trois lobes tandis que le poumon gauche n'en présente que deux. Cela s'explique du fait que la face interne du poumon gauche doit laisser de la place au cœur.

Les lobes pulmonaires sont composés des bronchioles, des alvéoles et des capillaires pulmonaires. Les bronchioles sont le prolongement des bronches. Ce sont de fins conduits sans cartilage mesurant à peine 1 mm de diamètre qui transportent l'air vers les alvéoles. 

Les alvéoles sont de petits sacs spongieux qui assurent les échanges d'oxygène et de dioxyde de carbone entre le sang et l'air. Ils sont essentiels et même vitaux car c'est grâce aux sacs alvéolaires que le corps reçoit de l'oxygène et élimine le gaz carbonique.

Les parois alvéolaires sont extrêmement fines (~0.2 micron). Ces parois sont composées d'une seule couche de tissu épithélial et comprend de minuscules vaisseaux sanguins appelés les capillaires pulmonaires. C'est à ce niveau que le sang passe à travers les capillaires.

Dans la cavité alvéolaire, nichés entre les capillaires, se trouvent les pneumocytes de type II. Ces cellules font partie de l'épithélium alvéolaire. Leur cytoplasme renferme des corps lamellaires - des organites arrondis faits d'un empilement de membranes -, des mitochondries, des lysosomes et d'un réticulum endoplasmique rugueux. Les corps lamellaires produisent le surfactant alvéolaire.

Le surfactant est un liquide lipoprotéique complexe qui permet de diminuer la tension superficielle du film liquide qui tapisse les cavités alvéolaires afin d'empêche l'affaissement ou collapsus des alvéoles (atélectasie) lors de l'expiration.

Ce sont les macrophages pulmonaires (voir plus bas) qui permettent d'équilibrer les pressions interalvéolaires et empêchent le collapsus alvéolaire.

Illustration des bronches et des alvéoles pulmonaires. Documents Polygone Studio et Daniele Pugliesi.

Soulignons que les poumons ne se remplissent pas totalement d'air lors de l'inspiration et ne se vident pas non plus complètement lors de l'expiration. Sur la capacité totale des poumons qui est de 3.5 à 4 litres, entre 1 et 1.5 litre d'air restent dans les poumons après chaque expiration. Il faut une inspiration forcée pour "se remplir les poumons" en agissent volontairement sur les muscles intercostaux qui vont se soulever et augmenter le volume de la cage thoracique. Lors de l'expiration, un peu "d'air frais" - celui qui vient d'être inspiré - se mêle à l'air vicié. Par conséquent, seule une petite partie de l’air vicié contenu dans les alvéoles est renouvelée à chaque cycle respiratoire.

L'air insuflé dans les poumons contient 21% d'oxygène et ~0.03% de gaz carbonique tandis que l'air expulsé contient encore ~16% d’oxygène et 4 à 5% de dioxyde de carbone. Il est donc utile de parfois bien "s'oxygéner les poumons" en inspirant et expirant profondément pendant quelques minutes, idéalement dans un endroit non pollué.

L'artère pulmonaire transporte le sang désoxygéné et contenant du gaz carbonique vers les alvéoles pulmonaires où le gaz vicié est transféré du sang à l'air. Le sang réoxygéné lors de la respiration va ensuite au cœur par la veine pulmonaire, le cœur l'envoyant ensuite dans tout l'organisme.

L'expiration est également un geste involontaire réflexe qui commence lorsque le diaphragme remonte et que les alvéoles pulmonaires se vident de leur air vicié, des traces d'autres gaz, de microgouttelettes du fluide pulmonaire, de microbes et de particules (fines, ultrafines et nanométriques) issues à la fois du métabolisme et inhalées de l'extérieur.

Le diaphragme est un muscle en forme de dôme situé sous les poumons qui contrôle la ventilation pulmonaire et sépare la cavité thoracique de la cavité abdominale. Quand nous respirons, le diaphragme se contracte, s'aplatit et s'étire vers l'avant, laissant plus d'espace pour les poumons. Cette action mécanique crée une dépression qui facilite l'entrée d'air dans les poumons. Pendant l'expiration, le diaphragme se relâche, se dilate et remonte légèrement dans la cage thoracique. La diminution de son volume augmente la pression pulmonaire qui facilite l'expulsion de l'air vicié.

A lire : Histologie de l'appareil respiratoire (PDF), Dr S.Carillo, 2004

A gauche, microphotographie d'une section verticale à travers l'épithélium cylindrique pseudostratifié et sain de la trachée humaine. On distingue les cils en surface puis l'épithélium pseudostratifié (rouge) avec les cellules ciliées au-dessus, les cellules caliciformes en blanc et les cellules basales en-dessous) soutenu par la membrane basale et le corps basal (bleu). Le mucus circule en surface, au-dessus du liquide périciliaire (non visibles). A droite, détection par immunofluorescence de kératine 5 (vert), de kératine 7 (rouge), et d'un marqueur des cils, la tubuline acétylée (mauve) dans des cellules épithéliales nasales en culture 3D.L'image couvre horizontalement 160 microns. Documents S.Schmeissner/SPL/Alamy et L.-E. Zaragosi et al. (2019).

Le système pulmonaire est constitué d'une soixantaine de types de cellules différentes. En analysant des échantillons de tissus pulmonaires au niveau des bronchioles de donneurs sains, en 2022 une équipe de chercheurs américains découvrit un nouveau type de cellules qu'ils ont appelées les cellules sécrétoires respiratoires ou RASC. Selon les chercheurs, ces cellules RAS maintiennent et régénèrent la niche alvéolaire (cf. E.E. Morrisey, 2022). Cette découverte pourrait avoir des implications importantes pour les MPOC, c'est-à-dire les maladies pulmonaires obstructives chroniques et les affections liées au tabagisme.

L'apnée

Au repos, une personne normale peut retenir sa respiration pendant 30 à 45 secondes tandis que certains plongeurs sont capables de rester en apnée pendant 3 à 6 minutes. Mais dès qu'ils bougent, le temps d'apnée peut être divisé par deux ou davantage. Le record est détenu par l'apnéiste Stéphane Mifsud qui resta en apnée durant 11 min 35 s en 2009 dans les eaux de la Côte d'Azur !

Retenir sa respiration n'est pas dangereux en soi car le système végétatif gère le réflexe de la respiration (sinon on s'asphixierait durant le sommeil) mais cela reste un risque étant donné que l'organisme accumule du gaz carbonique suite à l'activité des cellules. Pouvoir retenir sa respiration peut même être un avantage pour les plongeurs qui seraient à cours d'oxygène lors d'une plongée.

Pour limiter la production de gaz carbonique, il n'y a qu'une solution : ralentir l'activité du corps afin que les cellules réduisent leur consommation d'oxygène. Plusieurs méthodes permettent de contrôler ce métabolisme dont la méditation, la relaxation et la respiration profonde qui sont d'ailleurs des incontournables dans la préparation des apnéistes.

Mais limiter sa consommation d'oxygène ne suffit pas pour retenir sa respiration; il faut également être capable de résister à l'augmentation de la concentration de gaz carbonique. Heureusement, comme tous les mammifères, l'être humain dispose ici aussi d'un réflexe de survie : l'immersion. En effet, chacun sait qu'un bébé est capable de nager spontanément et même de garder la tête sous l'eau sans se noyer, un réflexe que souvent il perd très tôt durant l'enfance et qu'il doit retrouver par la suite. Cette faculté est liée à des réactions physiologiques involontaires qui se déclenchent dès que le visage entre en contact avec de l'eau. On observe une diminution importante du rythme cardiaque, les capillaires des extrémités se ferment afin de rediriger le sang vers les organes vitaux (cf. A.R. Bain et al., 2018).

L'élimination des poussières

L'air que nous respirons est chargé de particules de poussière de toutes sortes. On y reviendra. Toutes les particules inspirées dont le diamètre est supérieur à 3 microns sont éliminées par l'appareil mucocilaire. Certaines parviennent à traverser les défenses de la cavité nasale et des voies aériennes supérieures et finissent par atteindre les alvéoles pulmonaires (les sacs alvéolaires) et les voies aériennes inférieures. Ces deux systèmes étant dépourvus de cils vibratiles, se sont des cellules spécialisées appelées les macrophages alvéolaires ou "cellules à poussières" qui se chargent d'éliminer les poussières.

Les macrophages alvéolaires sont des globules blancs faisant partie des défenses pulmonaires dont le rôle est d'empêcher l'intrusion et l'accumulation de corps étrangers dans les sacs alvéolaires. Ils sont issus des monocytes sanguins et sont peu nombreuses dans un poumon sain. On les reconnait facilement dans la lumière des alvéoles pulmonaires; leur noyau est excentrique et leur cytoplasme est riche en inclusions variées.

Les macrophages alvéolaires se déplacent sur la paroi alvéolaire grâce à un pseudopode et sont capables de littéralement stériliser la surface alvéolaire. En présence de poussière, les macrophages les absorbent par phagocytose puis, selon un mécanisme encore mal connu, ils rejoignent la région où les voies aériennes sont tapissées de cils vibratiles. Ils sont alors pris en charge par l'appareil mucociliaire. Les cils, animés de mouvements ondulatoires, font ensuite remonter les macrophages jusque dans la gorge, où ils sont expectorés par la bouche ou avalés.

A gauche, microphotographie MEB colorisée au grossissement de 2650X de l'épithélium pulmonaire au niveau de la trachée. Les cellules gobelets (en orange) sécrètent le mucus qui est expulsé par les battements des cils des cellules multiciliées. A droite, microphotographie à fort grossissement d'une hémorragie pulmonaire (chronique). On observe une grande quantité de macrophages alvéolaires (en rouge foncé) chargés d'hémosidérine. Documents S.Schmeissner/SPL et Michael Bonert.

Outre les macrophages, les poumons disposent également d'un autre système de défense constitué de protéines qui se lient aux particules pathogènes pour les neutraliser.

Certains macrophages traversent la paroi des alvéoles pour rejoindre le tissu interstitiel. Certains y restent, d'autres rejoignent les bronchioles où ils sont draînés par les voies du systèmelymphatique vers les ganglions du hile pulmonaire. Une dernière partie migre vers la plèvre. Les macrophages peuvent aussi passer d'une alvéole à l'autre grâce aux pores interalvéolaires comme nous l'avons expliqué à propos du collapsus. Leur présence excessive explique certains cas d'obstruction bronchiolaire.

Si la concentration en particules fines est excessive, un plus grand nombre de macrophages interviennent pour les neutraliser puis meurent. C'est ainsi que ces poussières peuvent se retrouver dans les septa interlobulaires, la paroi des bronches et la plèvre. Nous décrirons plus bas les symptômes et maladies liées à la présence de poussière et autres polluants dans les poumons.

Particules fines et gaz polluants

Les gaz atmosphériques contiennent des polluants qui, à forte concentration peuvent également nuire à la santé : l'ozone, le dioxyde de soufre, le dioxyde d'azote et le dioxyde de carbone.

Outre ces gaz polluants, l'air que nous respirons contient quelques microgrammes de particules fines qui peuvent avoir un effet sur notre santé. Voyons brièvement leurs caractéristiques.

Les particules solides ou liquides présentes dans l'atmosphère peuvent être d'origine naturelle comme la pluie ou le sel, ou anthropique comme les polluants atmosphériques.

Les particules qui peuvent avoir impact sur la santé mesurent moins de ~10 micron) soit à peine 1/7e de l'épaisseur d'un cheveu humain et sont appelées "PM10". Les plus grandes sont donc visibles à l'œil nu et peuvent stagner près du sol ou former une couche de pollution au-dessus des villes qui ressemble à du brouillard grisâtre parfois légèrement brun et ayant mauvaise odeur (cf. le smog).

Les PM10 comptent parmi les polluants atmosphériques les plus nocifs car elles peuvent facilement être inhalées et s'enfoncer très profondément dans les poumons. Elles comprennent toute une série de matériaux dont la poussière, la fumée, la suie ou carbone suie (BC), le sel, les acides et les métaux.

Les PM10 peuvent augmenter le nombre et la gravité des crises d'asthme, provoquer ou aggraver la bronchite et d'autres maladies pulmonaires ou réduisent la capacité du corps à combattre les infections.

Les PM2.5 comprennent les particules ultrafines mesurant 2.5 µm ou moins. Elles sont généralement liées à la pollution atmosphérique et ont un grand impact sur la santé si l'exposition est prolongée et répétée à long terme. Ces particules augmentent le risque de mortalité, en particulier pour les causes cardiovasculaires et les AVC (cf. G.Gudongfeng et al., 2019). Le risque de contracter une maladie respiratoire n'est pas établi mais étant donné que ces particules fines peuvent activer les récepteurs cellulaires, les alvéoles pulmonaires pourraient être plus vulnérables aux microbes, notamment aux coronavirus. Mais le lien de cause à effet n'est pas été démontré (cf. les voies de transmission du Covid-19).

PM10 de cendres volantes de fuel lourd.

PM10 de cendres volantes de charbon.

PM10 de pollens d'oléacée.

PM10 et PM2.5 de fibres de tapis.

PM2.5 de sable du Sahara.

PM2.5 de sable marin composé de gypse.

Documents LISA/CNRS/UPEC/UPD et A.Ferro/Université de Clarkson.

Notons que la poussière du désert est constituée de particules de moins de 62 µm. Cette poussière entraîne des concentrations élevées de PM10 et de PM2.5 qui peuvent affecter la santé des personnes sensibles (cf. les vents régionaux). Dans tous les cas, il est déconseillé de respirer de l'air chargé de silice (voir plus bas).

Rappelons que l'OMS recommande de ne pas dépasser une concentration de PM2.5 de 10 µg/m3 en moyenne par an et de 25 µg/m3 en moyenne sur 24 heures. La concentration de PM10 ne devrait pas dépasser 20 µg/m3 en moyenne par an et de 50 µg/m3 en moyenne sur 24 heures. En Europe, le seuil sanitaire maximum de PM2.5 autorisé est de 50 µg/m3 par an pendant 35 jours maximum (cf. la directive européenne 2008/50/CE).

Dans certaines régions du monde comme dans le nord de l'Inde, la concentration en PM2.5 dépasse parfois 400 µg/m3 par mois et dépasse quelquefois 7000 µg/m3 par mois (cf. la pollution en Himalaya). Lorsque le vent transporte du sable du Sahara jusqu'en Europe (cf. le Calima à propos des vents régionaux), en altitude (dans les Alpes) les nuages de poussière peuvent localement contenir jusqu'à ~60 µg/m3 de PM10 (cf. cette carte de Copernicus).

En Chine, les populations de Shanghai et d'autres mégapoles subissent régulièrement des pics de pollution alarmants en raison du smog. Dans une étude publiée dans le journal "BMJ" en 2017, des chercheurs ont déclaré que la Chine pourrait éviter 3 millions de décès prématurés chaque année en réduisant sa pollution atmosphérique au niveau recommandé par l'OMS. A Shanghai par exemple, la concentration de PM2.5 atteignit 100 µg/m3 en moyenne par mois en février 2020 (c'est 35% de moins qu'en février 2015) et à Urumqi, située dans le nord-ouest de la Chine, on releva jusqu'à 136 µg/m3 de PM10 en moyenne par an entre janvier 2010 et juin 2013.

Concentration atmosphérique : PM2.5 - Poussière, Windy

Météogrammes de la pollution de l'air : Météoblue - Céline

A gauche, du tissu de poumon humain contenant des particules de poussière et de charbon. Au centre des cellules pulmonaires humaines géantes (cercle) contenant des particules de pigment cyan, jaune et noir provenant d'un toner d'imprimante. A droite, une autre image agrandie montre clairement les particules de toner de couleur magenta ainsi que les particules noires, cyan et jaunes. Préparations à l'Hématoxyline légère sans coloration à l'éosine pour améliorer le contraste. Documents Christian Weiß/Dreamstime et H.D. Tazelaar et al. (2020).

Des particules fines et ultrafines sont également présentes tout près de chez nous : dans les villes, les villages, sur les routes, les autoroutes, dans certaines entreprises et bureaux. Elles proviennent notamment de la manipulation ou de la dégradation des pneus, des métaux, des usines de construction, des carrières, des mines, des émissions de gaz, des pollens, du smog, etc. D'où l'intérêt de remplacer le filtre à particules de sa voiture lors des entretiens. Malheureusement, depuis quelques décennies il faut ajouter à cette pollution les microplastiques qu'on retrouve même dans le placenta des embryons ainsi que dans le sang et les poumons de personnes saines, sans même paler dans certains eaux minérales et dans le sel de cuisine dans certains pays.

Enfin, les toners d'imprimantes, de fax et photocopieurs libèrent également des particules fines comme on le voit ci-dessus. On peut même sentir leur odeur à l'allumage de la machine ou lorsqu'on imprime un document. C'est donc pour de bonnes raisons qu'on conseille d'installer ces appareils à l'extérieur des bureaux (dans les couloirs) et d'éviter de respirer leurs émanations. Dans ces endroits pollués, l'installation d'un humidicateur d'air et l'usage d'un filtre à particules sont donc recommandés (un filtre Tesa à poussières fines filtre 94% des PM10 et est actif pendant 70000 impressions).

Certaines de ces particules étant des perturbateurs endocriniens avérés ou possibles, le principe de précaution doit être appliqué.

Maladies du système respiratoire

Les maladies et les affections du système respiratoire se divisent en trois catégories : les maladies microbiennes comme la pneumonie bactérienne, les maladies virales comme les grippes et la Covid-19 et les maladies chroniques comme l'asthme et la MPOC précitée.

Actuellement, on peut traiter plusieurs maladies à coronavirus à ARN comme les grippes et le Covid-19 et on peut réduire la gravité de la mucoviscidose induite par le virus respiratoire syncytial (VRS) chez le nourrisson et l'enfant (cf. K.A. Robinson et al., 2016).

Pour la plupart des autres infections virales, s'il n'existe pas de vaccins et les antibiotiques n'étant d'aucune utilité dans le traitement des virus, la meilleure chose à faire est de se reposer et de se soigner avec un traitement symptomatique, notamment pour baisser la fièvre, les migraines ou la toux. Si la personne présente un bon état de santé général sans risque de comorbidité, elle peut produire suffisamment d'anticorps pour guérir de la maladie.

La présence de poussière (de charbon, de silice, de pollens, etc) et de polluants dans les poumons peut provoquer une gêne, un malaise (spasme) voire déclencher une allergie qui est une maladie du système immunitaire ou une maladie chronique. Le premier réflexe est l'éternuement ou la toux. Si cela devient récurrent et se transforme en allergie, les symptômes sont divers allant de la toux sèche à la conjonctivite (cf. le rhume des foins, les crises de rhinite allergique et les crises d'asthme) et parfois au choc anaphylactique qui est une urgence médicale.

A gauche, la poussière de silice produite lors de la découpe des roches à sec est la principale source de silicose chez les ouvriers du secteur de la construction. Au centre, coupe d'un poumon de mineur de charbon. La zone noire montre une fibrose massive progressive; c'est la maladie du "poumon noir". Certains mineurs ont des poumons totalement noirs. Lorsque la fibrose est liée à l'inhalation de poussière de silice cristalline, on parle de silicose. A droite, microphotographie d'une section verticale à travers l'épithélium cylindrique pseudostratifié et sain de la trachée humaine. On distingue les cils en surface puis l'épithélium pseudostratifié (rouge) avec les cellules ciliées au-dessus, les cellules caliciformes en blanc et les cellules basales en-dessous) soutenu par la membrane basale et le corps basal (bleu). Le mucus circule en surface, au-dessus du liquide périciliaire (non visibles). A droite, gros-plan sur des cellules ciliées des voies respiratoires contaminées par le SARS-CoV-2 (en jaune). Le Covid-19 est capable de tronquer les cils, rendant l'élimination des coronavirus plus difficile. Documents D.R., Upstate Medical University et V.Michel et al./Institut Pasteur (2021).

La silicose est une maladie chronique incurable provoquée par l'inhalation de poussière de silice cristalline. Les ouvriers qui travaillent dans la construction, les mineurs de charbon, les carriers, les tunneliers ainsi que les marbriers et les sculpteurs sur marbre sont les premiers sujets à l'inflammation chronique des poumons. En effet, en inhalant de la poussière minérale, leurs poumons se charge de poussière jusqu'à des quantités que l'organisme ne peut plus éliminer. Ces dépôts déclenchent une réaction inflammatoire qui entraîne une fibrose du parenchyme pulmonaire, c'est-à-dire la formation de tissu conjonctif fibreux entraînant une gêne respiratoire ou une intolérance à l'effort. Les coupes histologiques montrent que les tissus au lieu d'être clair ou rose sont fibreux et noirs, et imprégnés de poussière, formant des nodules qui peuvent se nécroser, formant des cavités dans les poumons. Il existe ~200 formes de fibrose dont la fibrose pulmonaire idiopathique (FPi) est la plus fréquente.

De nos jours, cette maladie est rare en Europe occidentale. Elle touche environ 1000 personnes en Belgique et 2000 en France, surtout des personnes âgées d'au moins 70 ans. A l'échelle mondiale, on estime que 56% des cas de silicose sont observés chez les ouvriers du secteur de la construction. Dans certains pays comme au Canada (cf. Levitt-safety), la limite d'exposition admissible pour la silice cristalline respirable est de 50 μg/m3 par jour (moyennés sur 8 heures). C'est 6 fois plus élevé que le seuil maximal recommandé par l'OMS et bien plus élevé que le seuil fixé par l'Europe (voir plus haut) ! Pas étonnant dans ces conditions que des ouvriers souffrent encore de silicose au XXIe siècle !

La toux est un réflexe de protection du corps pour libérer les voies respiratoires des corps étrangers, agents pathogènes et mucosités. Lorsqu’un certain seuil d’irritation est dépassé, le corps réagit en toussant. Les mucosités et les corps étrangers y adhérant sont alors évacués des bronches. Une bronchite est une inflammation des muqueuses bronchiques. Le principal symptôme de la bronchite est la toux. Documents Creapharma et Sinusitis-bronchitis.

La MPOC combine la bronchite chronique, l'asthme chronique et l'emphysème lié au tabagisme notamment. C'est une maladie progressive qui rend de plus en plus difficile la respiration des malades.

L'asthme est une inflammation chronique des voies respiratoires qui provoque la toux, une respiration sifflante, une oppression thoracique ou un essoufflement. Ces signes et symptômes peuvent s'aggraver lorsqu'une personne est exposée à ses déclencheurs, notamment la pollution de l'air y compris par les particules fines (PM10 et PM2.5), la fumée du tabac, les vapeurs d'usine, les solvants de nettoyage, les infections, les pollens, les aliments, l'air froid, les produits chimiques, les médicaments ou un effort physique.

Le cancer du poumon est souvent associé au tabagisme mais la maladie peut aussi toucher indirectement les non-fumeurs. Chaque année, des dizaines de milliers de personnes meurent d'un cancer du poumon, même s'ils n'ont jamais fumé. Aujourd'hui, plus de femmes que d'hommes meurent du cancer du poumon.

Selon l'OMS, avec le cancer du sein chez la femme, le cancer du poumon est la maladie cancéreuse la plus commune, devant le cancer colorectal, le cancer de la prostate et le cancer de la peau.

La Covid-19 et les autres maladies à coronavirus. Rappelons que selon l'OMS, avant la pandémie de Covid-19 la pollution de l'air était responsable de 7 millions de décès par an dans le monde. La Covid-19 ajoute probablement sa contribution dans les lieux très pollués mais elle affecte principalement les personnes âgées (> 65 ans) ayant une santé fragile et donc un système immunitaire affaibli, les immunodéficients et les personnes présentant des facteurs de risque (comorbidités).

Diagnostic et traitement des affections respiratoires

Chez une personne en bonne santé, l'affection respiratoire la plus commune est une infection; les cellules sont contaminées par un pathogène. Une toux est le premier symptôme, éventuellement accompagné d'une fièvre s'il y a une réaction inflammatoire. Toutefois, la toux peut être un signe d'une maladie respiratoire chronique telle que l'asthme, la bronchite chronique ou l'emphysème.

Parmi les tests de diagnostics, le test d'écouvillonnage naso-pharyngé mesure les molécules d'ARN ou de protéines dans les cellules humaines et permet d'identifier une infection virale. Selon la qualité des tests, il peut y avoir jusqu'à 30% de faux négatifs; la personne porte le virus mais le test ne le détecte pas. Si cela ne suffit pas, on peut réaliser un test sérologique.

Nous verrons à propos des pathologies de la Covid-19 que le patient peut contracter une pneumonie virale. La maladie peut rapidement (en moins d'une semaine) provoquer une détresse respiratoire. L'essoufflement se manifeste déjà après avoir marché quelques pas et le patient peut faire un syncope (perdre connaissance) à tout moment. Dans ces conditions, s'il ne l'est pas ecore, il doit être hospitalisé d'urgence en unité de soins intensifs car le pronostic vital peut-être engagé.

A gauche, vue générale du système respiratoire. Au centre, résumé de la toux sèche. A droite, résumé des différents stades d'une infection pulmonaire par le Covid-19. Documents Polygone Studio et Avesta Rastan adapté par l'auteur.

Les outils de diagnostic utilisés en milieu hospitalier comprennent les radiographies thoraciques et un test de la fonction pulmonaire (TFP). Un TFP détermine dans quelle mesure les poumons absorbent et libèrent de l'air et comment ils font circuler l'oxygène. Il est surtout utilisé dans le cadre d'un examen de routine, en particulier pour les fumeurs.

Un médecin peut également effectuer une bronchoscopie en insérant un tube équipé d'une caméra dans les voies respiratoires - la trachée et les bronches - pour rechercher des saignements, des tumeurs, une inflammation ou d'autres anomalies. Une procédure similaire est la thoracoscopie dans laquelle un médecin utilise un dispositif optique pour examiner la surface des poumons.

Pour l'asthme, la façon la plus sûre de diagnostiquer la maladie est de réaliser un test de la fonction pulmonaire, de vérifier les antécédents médicaux et de réaliser  un examen physique. Cependant, il est difficile de faire des tests de la fonction pulmonaire chez les enfants de moins de 5 ans. Par conséquent, les médecins doivent compter sur les antécédents médicaux des enfants, des signes et symptômes et réaliser des examens physiques pour établir un diagnostic.

Pour la MPOC, de nombreux patients bénéficient de la réhabilitation respiratoire qui permet de réduire le nombre d'incidents respiratoires.

Dans le cas des maladies pulmonaires chroniques, la plupart des maladies respiratoires se manifestent par un essoufflement, d'abord à l'effort, comme marcher sur une distance significative ou monter plusieurs volées d'escaliers.

Spécialistes : Pneumologue, allergologue.

Le système circulatoire

Sur le plan historique, la première description du système circulatoire également appelé système cardiovasculaire remonte au Papyrus Ebers, un document médical égyptien datant du XVIe siècle avant notre ère décrivant la connexion entre le coeur et les artères.

Puis il faut patienter jusqu'au VIe siècle avant notre ère, où le chirurgien indien Sushruta décrivit comment les fluides vitaux circulent à travers le corps. Ensuite, au IIe siècle de notre ère, le médecin grec Claudius Galen (c.130-200) documenta la manière dont les vaisseaux sanguins transportent le sang, identifia le sang veineux (rouge foncé) et artériel (plus clair et plus mince) et nota que chacun a des fonctions distinctes. Mais il faudra attendre 1628 pour que William Harvey, un médecin anglais, décrive correctement la circulation sanguine.

Le système circulatoire et l'anatomie du coeur. Documents Getty Images et adaptation de Pearson Education, Inc.

Le système circulatoire est un vaste réseau d'organes et de vaisseaux qui est responsable de la circulation du sang, du transport des nutriments, des hormones, de l'oxygène et d'autres gaz à destination et en provenance des cellules ainsi que l'élimination des déchets. Sans le système circulatoire, le corps ne serait pas capable de combattre la maladie ou de maintenir un environnement interne stable, ce qu'on appelle l'homéostasie qui assure un juste équilibre des paramètres physiologiques comme la température, la pression artérielle et le pH.

Description

Le système circulatoire se compose de trois systèmes indépendants travaillant conjointement au service de notre corps : le système cardiovasculaire (coeur), pulmonaire (poumons) et sanguin (artères, veines, vaisseaux coronaires et portaux dit systémiques).

Le corps d'un adulte moyen contient entre 4.7 et 5.6 litres de sang. Le sang contient 55% de plasma, ~45% de globules rouges ou hématies et entre 1 et 4% de globules blancs et de plaquettes ou thrombocytes (cf. cette photo du procédé d'extraction du plasma). En moyenne, pour 1 globule blanc, il y a 50 plaquettes et 1000 globules rouges. Les globules blancs ou leucocytes participent à la défense immunitaire. On y reviendra.

Le plasma est composé d'eau mélangée à des sels minéraux. Il assure le transport des substances utilisées ou rejetées par les cellules (nutriments, protéines et déchets). Il contient également des immoglobulines fabriquées par les lymphocytes B (globules blancs) qui sont des protéines ayant une fonction d'anticorps permettant de lutter contre les infections ou pour traiter les maladies auto-immunes. On y reviendra à  propos des tests sérologiques et de l'immunité face au Covid-19.

Le plasma contient aussi des facteurs de coagulation pour traiter les hémorragies et de l'albumine qu'on peut utiliser pour soigner les grands brûlés, des blessures graves et des patients en réanimation.

Les plaquettes sont des cellules dépourvues de noyau qui participent à la coagulation du sang (elles s'activent en cas de lésion vasculaire pour stopper l'hémorragie).

Le sérum sanguin représente le plasma sanguin débarrassé des cellules et des fibrines. Le caillot de sang ou thrombus correspond à du sang coagulé dans lequel les hématies sont reliées par de la fibrine qui dans ce cas ci obstrue le vaisseau sanguin. Si normalement le caillot permet d'éviter l'hémorragie, il peut aussi conduire à la mort par accident vasculaire cérébral (AVC).

A gauche, composition du sang. Il comprend 90% d'eau, des globules rouges, des globules blancs, des sels et du plasma. Le plasma contient des lipides, des hormones et des substances protéiques. A droite, des hématies ou globules rouges ainsi qu'un globule blanc du sang humain photographiés au microscope électronique à balayage (SEM). Documents Dreamstime adapté par l'auteur et Syred et Power.

Le sang contient également 4229 métabolites (2011) soit ~4% du métabolome connu (cf. HMDB 4.0, 2018). Les métabolites sont des molécules de faibles masses impliquées dans ou issues du métabolisme. Il existe des métabolites primaires et secondaires (ces derniers sont produits par les plantes et les micro-organismes et ne sont pas indispensables à leur survie, du moins en laboratoire). Les métabolites primaires comprennent les acides aminés, les acides carboxyliques, les acides gras (lipides), les alcools, les antioxydants, les nucléotides, les polyols (glycols) ou encore les vitamines. Les plus grosses molécules comme les polysaccharides (glucides complexes) ne sont pas reprises parmi les métabolites.

L'étude du métabolome constitue une discipline scientifique à part entière : la métabolomique. On étudie notamment les métabolites lors d'une analyse de sang.

Comme il existe un projet d'étude du génome humain (HGP), le Human Metabolome Project devrait améliorer nos connaissances du rôle des métabolites.

Dernières découvertes

En 2019, des chercheurs allemands ont découvert un réseau de capillaires dans les os (cf. M.Gunzer et al., 2019). On y reviendra à propos du squelette.

En 2020, des chercheurs ont découvert des mitochondries en dehors des cellules, évoluant dans le sang et le plasma sanguin. Elles pourraient être impliquées dans les réponses immunitaires et inflammatoires de l'organisme. On y reviendra à propos du fonctionnement des cellules.

L'analyse sanguine

Il existe deux catégories de tests sanguins : le test hématologique qui analyse les cellules sanguines et les éléments dissous dans le plasma (dont les facteurs de coagulation et les anticorps) et le test sérologique qui analyse le sérum, c'est-à-dire le sang débarrassé des cellules sanguines et certains éléments comme les fibrinogènes, afin d'évaluer les niveaux d'immunité (d'anticorps). Il existe plusieurs types de sérologique selon les pathogènes ciblés : les sérologies bactérienne, virale, parasitaire et pour les sources d'allergènes.

Pour mémoire, citons également les analyses biochimiques, bilans et autre hyperglycémie qui mesurent les concentrations de diverses molécules ou biomarqueurs (ions, électrolytes, sucres, fer, protéines, etc) dans les liquides biologiques dont le sang et les urines.

Je veux comprendre mes analyses de sang, CS&I

A gauche, structure de l'hémoglobine du sang et emplacement de l'hème sur lequel se fixe le fer et le dioxygène. A droite, un tube de prélèvement sanguin EDTA K pour l'analyse de la glycémie (le dosage de l'hémoglobine glyquée) dans le but de surveiller la quantité de glucose contenue dans le sang.

Grâce aux niveaux d'anticorps ou de biomarqueurs spécifiques (par ex. tumoraux) notamment, les tests sérologiques permettent de savoir si la personne est saine, malade, contaminée, allergique ou porteuse asymptomatique ou si elle a été antérieurement infectée et est donc immunisée temporairement, définitivement ou plus du tout contre un pathogène.

Comme nous l'avons expliqué, les globules rouges contiennent de l'hémoglobine. Cette molécule existe sous plusieurs formes : l'hémoglobine A (Hb A) qui représente 98% de l'hémoglobine d'un adulte sain et l'hémoglobine A2 (Hb A2) qui représente 2 à 3%. Le sang contient également des traces d’hémoglobines mineures (Hb A1, Hb A1c, Hb A2, Hb F, etc.).

Les antigènes associés aux groupes sanguins. Document adapté de Joshua Abbas/123RF.

Le groupe sanguin d'une personne est hérité de ses parents et dépend des allèles ou variantes du chromosome 9. Il existe 4 groupes sanguins : A, B, AB et O, et 2 facteurs Rhésus (Rh) : positif et négatif. Les allèles A et B sont dominants tandis que le O est récessif (il ne produit un effet que s'il est présent sur les deux chromosomes appariés). De même, l'allèle Rh+ est dominant et l'allèle Rh- est récessif.

Comme illustré à gauche, le groupe sanguin A possède les antigènes A (ou A et O) à la surface des globules rouges et des anticorps anti-B dans le sérum (c'est-à-dire le plasma débarrassé du fibrinogène). Le groupe sanguin B possèdeles antigènes B (ou B et O) sur les globules rouges et des anticorps anti-A dans le sérum. Le groupe sanguin AB possède les deux types d'antigènes, A et B sur les globules rouges, mais aucun anticorps dans le sérum. Enfin, le groupe sanguin O ne possède pas d'antigènes sur les globules rouges mais possède les anticorps anti-A et anti-B dans le sérum sanguin.

Si généralement, une personne est perfusée avec les globules rouges d'un donneur du même groupe sanguin, elle peut aussi recevoir du sang d'un donneur universel, c'est-à-dire une personne portant le groupe sanguin O-. A l'inverse, les personnes du groupe sanguin AB+ sont des receveurs universels. On peut également transfuser entre différents facteurs Rhésus à l'exception de Rh+ vers Rh-.

Ces incompatibilités entre certains groupes sanguins ou facteur Rhésus dépendent de la présence ou non de l'antigène sanguin. En cas d'accident, cela se traduit par une réaction immunitaire. Cela se produit parfois au cours de la grossesse raison pour laquelle on injecte à la mère des anticorps anti-rhésus (anti-D) afin qu'ils n'attaquent pas les globules rouges du foetus.

Notons qu'en plus du don de sang, on peut également faire don du plasma qui permet à des patients de mieux lutter contre les maladies grâce aux anticorps qu'il contient ou un don de plaquettes qui permet aux patients manquants de plaquettes d'éviter les hémorragies.

En plus du sang, le système circulatoire déplace la lymphe, un liquide clair qui aide à débarrasser le corps des matières indésirables.

A gauche, du sang non agglutiné et agglutiné posé sur une lamelle. A droite, les différents groupes sanguins, rhésus (Rh) et anticorps (notés Anti-). Un porteur du groupe O est un donneur universel, en revanche il ne peut recevoir de sang que du groupe O. L'agglutination est liée à la présence de protéines dans la membrane plasmique des globules rouges. Si une goutte de sang du groupe A est mise en présence d'un anticorps de la protéine A (anticorps anti-A que l'on trouve dans le sérum), les globules rouges vont s'agglutiner et former des paquets reliés entre eux par les anticorps. C'est la raison pour laquelle les porteurs du groupe A ne peuvent recevoir de sang que d'une personne du groupe A ou du groupe O. Documents BSIP/UIG et compilation par T.Lombry.

Lors d'une prise de sang on peut doser l'hémoglobine glyquée ou HbA1c qui indique l'état glycémique, c'est-à-dire la quantité de glucose (sucre) présente dans l'hémoglobine du sang. Une concentration top élevée peut être le signe d'un diabète. Les valeurs normales d'hémoglobine chez l'adulte se situent entre 120 et 180 grammes par litre (12 à 18 g/dL) de sang, mais il varie en fonction de l'âge, du sexe et de l'origine ethnique de la personne.

En moyenne, le corps transporte environ 7500 litres de sang chaque jour à travers les vaisseaux sanguins qui mit bout à bout représentent un réseau d'environ 96500 km.

Les composants cardiovasculaires du système circulatoire sont le cœur, le sang et les vaisseaux sanguins. Il comprend également la circulation pulmonaire sous forme d'une "boucle" à travers les poumons où le sang est oxygéné. Il intègre également la circulation systémique qui traverse le reste du corps pour fournir du sang oxygéné à toutes les cellules.

Le système circulatoire pulmonaire envoie le sang déoxygéné venant du cœur à travers l'artère pulmonaire vers les poumons et renvoie le sang oxygéné vers le cœur à travers les veines pulmonaires. Le sang privé d'oxygène pénètre dans l'oreillette droite du cœur et s'écoule à travers la valve tricuspide (valve auriculo-ventriculaire droite) dans le ventricule droit. De là, il est pompé à travers la valve pulmonaire semilunaire dans l'artère pulmonaire vers les poumons. Quand il arrive aux poumons, le dioxyde de carbone est libéré du sang et l'oxygène est absorbé. La veine pulmonaire renvoie le sang réoxygéné vers le cœur.

La circulation systémique est la partie du système circulatoire représentée par le réseau de veines, d'artères et de vaisseaux sanguins transportant le sang du cœur vers toutes les cellules du corps et le ramène ensuite vers le cœur.

A gauche, le système circulatoire du cou et de la tête. Au centre, une angiographie par IRM (angio-IRM) avec injection de gadolinium (produit de contraste) pour analyser la dynamique du système circulatoire irriguant le cou et le cerveau. Les deux gros vaiseaux blancs symétriques sont les artères subclavières (en bas) et les carotides (verticales). Documents anonyme, GHParis10 et Dreamstime.

Notons que si certains vaisseaux sanguins paraissent bleus sous la peau, en réalité ils sont tous rouges. En effet, la peau étant épaisse, elle absorbe les longues longueurs d'ondes et ne laisse filtrer que les plus courtes, et donc la lumière bleue... Quant aux dessins illustrant les veines en bleu, c'est purement pédagogique. En réalité, on peut juste constater que le sang oxygéné est d'un rouge plus clair (plus vif) que le sang des veines pauvre en oxygène.

Maladies du système circulatoire

Les maladies cardiovasculaires sont la principale cause de décès en Occident, faisant partie de ce qu'on appelle les "maladies de civilisation". En raison de sa complexité et de sa nature critique, c'est l'un des systèmes du corps les plus sujets aux maladies.

L'une des maladies les plus courantes du système circulatoire est l'athérosclérose, une maladie coronarienne chronique dans laquelle les dépôts de lipides (graisse, cholestérol), des glucides complexes (les "sucres lents" contenus dans les céréales, les féculents, le pain, les pâtes, le riz) et autres matières (substances sanguines, tissus adipeux, dépôts calcaires, minéraux, etc) s'accumulent dans les artères (les veines ne sont pas concernées car la pression hémodynamique y est plus faible), formant des plaques d'athérome qui font durcir et épaissir les parois artérielles. C'est la raison pour laquelle le taux de cholestérol total doit être surveillé (et si possible rester en dessous de 200 mg/dL). A long terme l'athérosclérose peut réduire la circulation sanguine et dans les cas graves, arrêter la circulation, entraînant immédiatement une crise cardiaque ou un AVC. A ne pas confondre avec l'artériosclérose qui est un vieillissement des artères.

L'artériosclérose est une forme de sclérose qui touche les artères. Elle provoque un durcissement, un épaississement et une perte d'élasticité de la paroi des artères. Si elle s'accompagne de plaques de graisse, on parle d'athérosclérose.

L'artériosclérose et l'athérosclérose sont favorisées par des facteurs similaires comme les antécédents génétiques, des troubles du métabolisme, de mauvaises habitudes alimentaires (ingestion d'aliments trop gras ou trop sucrés y compris trop de glucides complexes) ainsi que le manque d'activité sportive et certains facteurs de stress. Ces deux maladies touchent principalement les personnes âgées, en surcharge pondérale, les diabétiques, les fumeurs ou encore les personnes pratiquant pas ou peu d'activités physiques. Dans les deux maladies, les complications peuvent conduire à un infarctus du myocarde, un AVC ou une artérite oblitérante des membres inférieurs (AOMI) caractérisée par un rétrécissement du diamètre des artères des membres inférieurs.

L'AVC ischémique est le résultat d'une obstruction des vaisseaux sanguins alimentant le cerveau. Il représente 85% des cas d'AVC. L'AVC est dit hémorragique dans 15% des cas lorsqu'il y a rupture d'une artère cérébrale, fragilisée par l'hypertension (principale cause), une malformation ou un traitement.

En France, les AVC touchent 20% de la population, y compris des enfants, mais 80% des AVC peuvent être évités par une bonne hygiène de vie. On y reviendra.

Selon les médecins, lors d'un AVC chaque minute de perdue s'accompagne en moyenne de la perte d'un million de neurones, d'où l'expression "chaque minute compte" pour avoir une chance de s'en sortir sans handicap grave (hémiplégie, aphasie, trouble de la vue, etc.). Lors d'un AVC, la prise en charge doit être immédiate et c'est dans les 3 jours qu'on connait le diagnostic et quelles sont les séquelles (après 3 jours, commence la période de récupération et de rééducation).

A consulter : L'accident vasculaire cérébral (AVC), ICM

A gauche, lors d'un AVC le temps est le facteur clé. Le patient doit être conduit aux urgences le plus rapidement possible. Chaque minute de perdue s'accompagne en moyenne de la perte d'un million de neurones. Si 2 heures après l'attaque cérébrale, le débit sanguin du patient n'est pas rétabli, les lésions seront irréversibles (bien que la rééduction peut en partie y remédier). Au bout de 4h30 les conséquences peuvent être fatales. Au centre, comparaison entre les AVC ischémique et hémorragique. Dans le premier cas, les cellules, en particulier les neurones touchés ne reçoivent plus suffisamment d’oxygène (hypoxie) et de sucre normalement apportés par la circulation sanguine. A droite, scanner d'un AVC hémorragique. Documents D.R. et ECN.

Les médecins ont longtemps dit aux patients victimes d'un AVC que la diminution de leur état physique et/ou mental était définitif, sans espoir de récupération. A coup sûr, cela ne va pas leur remonter le moral. Heureusement, ce genre de discours date d'un autre âge. En effet, depuis les années 1990, même après avoir eu un AVC il y a 1, 5 ou 10 ans, les procédures de rééducation cérébrales et physiques permettent d'améliorer l'état du patient. Mais il faut impérativement que le patient soit d'abord positif et accepte son état. Ensuite qu'il prenne conscience qu'il doit changer d'attitude face à son handicap s'il veut que cela s'améliore. La méthode de rééducation est certes longue, fastidieuse et demande de la volonté et du courage, mais elle permet de restaurer certaines fonctions neurologiques, notamment du langage et exécutives, grâce à la plasticité du cerveau qui a la capacité d'établir de nouvelles connexions et de rétablir les fonctions perturbées ou même perdues. Toutefois, parfois les séquelles étant permanentes, le patient doit trouver des solutions alternatives pour arriver à ses fins ou pour se faire comprendre (par exemple, en s'appuyant sur une canne, en réfléchissant pour s'exprimer autrement, etc) tout en sachant qu'en vieillissant il risque de perdre certaines capacités et se fragiliser. Entretenir sa condition physique mais aussi mentale est donc indispensable.

Bonne nouvelle, selon le neurologue Pierre Amarenco de l'hôpital Bichat (F), même en cas d'AVC hémorragique, le plus grave, dans près de la moitié des cas le patient s'en sort sans ou quasiment sans séquelles (cf. le podcast "Après mon AVC : 5 ans de silence radio" de France Culture).

Comment éviter un AVC ? En contrôlant les facteurs de risque favorisant l'AVC. Cela comprend le tabagisme qui multiplie le risque d'AVC par 2, le diabète et l'hypercholestérolémie. Une bonne hygiène de vie peut donc facilement le prévenir sans pour autant réduire le risque à zéro, le diabète et l'hypercholestérolémie pouvant avoir une origine génétique. Concrètement, on peut réduire les facteurs de risque en ayant une alimentation équilibrée, en évitant les excès de sucre et de graisse, en évitant de fumer, en pratiquant régulièrement du sport ou des exercices physiques, en évitant l'hypertension artérielle, l'arythmie cardiaque, l'hyperglycémie et en surveillant son taux de cholestérol. S'il le faut, cela passe par des médicaments régulateurs. Ensuite, il faut reconnaître les signes d'un AVC. Cela passe par l'éducation.

Selon une étude publiée dans la revue "British Medical Journal" en 2022 basée sur des données médicales anonymisées françaises extraites du Système National des Données de Santé (SNDS), certains médicaments neuroleptiques augmentent le risque d'AVC ischémique. Utilisés en psychiatrie, les neuroleptiques sont une famille de médicaments comprenant notamment les anti-dopaminergiques (utilisés aussi dans d'autres indications, comme par exemple pour traiter les nausées et les vomissements) et les antiémétiques. Ces derniers sont très courants (dompéridone, le métoclopramide et le métopimazine) et sont utilisés par plus de 4.5 millions de Français chaque année.

Selon les chercheurs, parmi 2612 patients ayant fait un AVC en France, la prise d’antiémétiques augmenta de 3 fois le risque d'AVC sur une période de seulement 7 à 14 jours.

L'hypertension (artérielle) ou HTA est également une maladie du système circulatoire. Elle provoque un surplus de travail du cœur qui peut conduire à des complications telles qu'une crise cardiaque, un AVC ou une insuffisance rénale. 

Le coeur et la localisation du péricarde. Son inflammation accompagnée d'un épanchement de liquide péricardique peut-être à l'origine d'une péricardite. Document Studyblue adapté par l'auteur.

On estime que les deux tiers des personnes de plus de 65 ans sont hypertendues et un tiers tombe chaque année. La majorité des chutes résultent de multiples facteurs dont l'hypotension orthostatique. La prescription du cardiologue doit être prudente, avec des objectifs tensionnels raisonnables, en évitant les traitements trop intensifs. En général, même chez les personnes d'une cinquantaine d'années, un médicament adapté réglarise la tension et évite de nouvelles chutes pendant un an ou plus.

La péricardite est une inflammation de la membrane du péricarde qui enveloppe le coeur. Elle peut être accompagnée d'un épanchement de liquide péricardique. Le patient ressent des douleurs dans la cage thoracique, principalement lors de l'inspiration. Selon le Dr. Martin LeWinter, cette maladie concerne 5% des patients américains qui se présentent aux urgences pour une douleur dans la cage thoracique. Selon la gravité des symptômes, il existe différents types de traitements (aspirine, anti-inflammatoires, corticoïdes, antibiotiques, etc.)

L'anévrisme est une hernie de l'aorte qui se produit lorsque l'aorte est endommagée et commence à gonfler ou éventuellement à se déchirer, provoquant de graves saignements internes. Cette faiblesse peut être présente à la naissance ou le résultat de l'athérosclérose, l'obésité, l'hypertension artérielle ou une combinaison de ces déficiences.

L'artériopathie périphérique (PAD) est une zone de rétrécissement ou de blocage dans une artère. Elle peut être diagnostiquée avec des tests non invasifs, y compris les ultrasons, scanner ou IRM. L'échographie est la moins coûteuse de ces méthodes, mais apporte aussi le moins de détails car la tomodensitométrie et l'IRM offrent une meilleure résolution des détails anatomiques.

L'hémophilie n'est pas à proprement parlé une maladie du système circulatoire mais une maladie génétique qui se manifeste par une absence ou un déficit d'un facteur de coagulation du sang. Cette maladie touche principalement les hommes bien qu'il existe quelques cas d'hémophilie féminine. La maladie touche 1 personne sur 10000 en Europe mais elles sont deux fois plus nombreuses à être affectée d'une défaillance du processus de coagulation.

Il existe aujourd'hui un traitement efficace contre l'hémophilie en injectant par seringue le facteur de coagulation manquant dans le sang du patient. Mais si le traitement est rapide et efficace, il ne guérit pas la personne hémophile dont la vie est rythmée par des injections quotidiennes de la protéine manquante (le facteur VIII pour l'hémophilie A et le facteur IX pour l'hémophilie B). Un espoir réside toutefois dans la thérapie génique, des chercheurs anglo-saxons étant parvenus en 2011 à remplacer un gène manquant dans l'hémophilie B grâce à un vecteur viral qui a partiellement restauré la production du facteur IX. Affaire à suivre.

Spécialistes : Cardiologue, neurologue, hématologue.

Quatrième partie

Les systèmes digestif, urinaire et reproducteur

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