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Oto-rhino-laryngologie
Anatomie et physiologie de la trachée
Cours d'ORL (Oto-rhino-laryngologie)
 

 

Introduction :

La trachée est un conduit cervicothoracique fibrocartilagineux aérifère, oblique en bas et en arrière, qui fait suite au larynx à hauteur de la sixième vertèbre cervicale, et se termine dans le thorax par bifurcation en deux bronches principales au niveau du médiastin moyen, à hauteur de la cinquième vertèbre thoracique.

 

 

 

 

 

 

 

Ce conduit fibreux trachéal est renforcé par 15 à 20 anneaux cartilagineux destinés à maintenir sa lumière béante.

Leur destruction entraîne son affaissement et son rétrécissement à l’origine d’une gêne respiratoire pouvant conduire à l’asphyxie.

Ces anneaux sont incomplets dans leur quart ou leur cinquième postérieur.

La trachée n’a donc pas une forme cylindrique stricte puisque la partie postérieure est remplacée par une surface plane, présentant des fibres musculaires lisses, le muscle trachéal de Reisseisen.

Leur contraction rapproche l’extrémité des anneaux cartilagineux, et fait varier le diamètre transversal de la trachée.

La muqueuse qui tapisse la surface intérieure du conduit trachéal a les mêmes caractéristiques que la muqueuse laryngée.

Anatomie analytique :

A - Situations et limites :

La trachée est placée devant l’oesophage.

Elle parcourt successivement la partie antéro-inférieure du cou puis la partie supérieure du thorax.

Elle présente donc sur le plan topographique deux segments, un segment cervical et un segment thoracique.

Le segment cervical s’étend du bord inférieur du cricoïde (C6) jusqu’à un plan horizontal passant par le bord supérieur du sternum, à hauteur de la deuxième vertèbre thoracique.

Il mesure 6 à 7 cm de haut. L’étendue de la portion cervicale de la trachée varie suivant l’âge, moindre chez l’enfant que chez l’adulte, suivant la position céphalique, plus importante tête en hyperextention que fléchie, expliquant la position du patient pour une trachéotomie.

Chez l’adulte, tête en position moyenne, une hauteur de 6 à 7 anneaux constitue la trachée cervicale.

Le segment thoracique de la trachée occupe toujours un plan médian en avant de l’oesophage.

Il s’étend du bord supérieur du sternum (incisure jugulaire du sternum Th2) jusqu’à la bifurcation trachéale à hauteur de Th5, où elle donne naissance aux deux bronches principales droite et gauche.

La bronche principale droite fait un angle moyen de 25° avec l’axe trachéal : elle est courte (20 à 25 mm), verticale et de fort calibre (15 à 16 mm).

À l’opposé, la bronche principale gauche fait un angle moyen de 45° avec l’axe trachéal : elle est plus longue (40 à 45 mm) que la droite, horizontalisée et de plus petit calibre (10 à 11 mm).

Cette situation explique classiquement la fréquence des corps étrangers bronchiques du côté droit, des pneumopathies droites d’inhalations, des intubations trachéobronchiques droites sélectives en anesthésie.

La hauteur du segment thoracique est identique à celle du segment cervical, c’est-à-dire 6 à 7 cm.

B - Direction :

La trachée descend obliquement sur la ligne médiane d’avant en arrière, s’éloignant progressivement de la surface cutanée.

Elle est à 18 mmde la peau dans la région infracricoïdienne, à 40-45 mm à l’orifice d’entrée du thorax, à 70 mm à hauteur de la bifurcation trachéale.

Ainsi l’accès à la trachée est-il plus facile dans son segment cervical supérieur qu’inférieur : la trachéotomie haute de Boyer portant sur les trois premiers anneaux est plus aisée que la trachéotomie basse de Trousseau intéressant le segment de trachée entre le quatrième et le septième anneau.

C - Mobilité :

La trachée est un organe très mobile horizontalement suivant des influences mécaniques diverses de voisinage, mais aussi verticalement puisqu’elle suit le larynx lors des mouvements de déglutition, s’élevant et descendant avec lui.

Ce qui explique que les tumeurs de la trachée ou adhérant à elle (goitre) se mobilisent pendant la déglutition.

La trachée est également, de par sa structure, un organe élastique et extensible.

Sa fixité est liée à sa continuité en haut avec le larynx, en bas avec les bronches principales et les pédicules pulmonaires, de façon moindre en arrière grâce à sa contiguïté avec le plan oesophagien et vertébral.

D - Dimension :

Il faut considérer la longueur et le calibre trachéal.

La longueur moyenne de la trachée est de 12 cm chez l’homme adulte, 11 cm chez la femme.

Les segments thoracique et cervical sont pratiquement égaux de 6 à 7 cm.

Néanmoins, cette longueur est très variable, suivant les sujets, et chez un même sujet, suivant que le larynx est au repos ou en mouvement, suivant la position de la tête en flexion ou en extension : la trachée s’allonge quand le larynx s’élève ou que la colonne cervicale, très mobile, se renverse en arrière.

Elle se raccourcit dans les conditions contraires. Les variations extrêmes sont de l’ordre de 3 à 4 cm.

Elles sont en rapport avec l’élasticité structurelle du conduit trachéal, expliquant la possibilité de résection-anastomose bout à bout de la trachée, mais ne pouvant pas dépasser classiquement une hauteur de six anneaux.

Les anneaux cartilagineux donnent la forme du calibre trachéal (circulaire, triangulaire...).

Le calibre trachéal varie suivant l’âge et le sexe.

Il est un peu plus important chez l’homme, expliquant les différentes tailles des canules de trachéotomie et des sondes d’intubation trachéale.

Le diamètre trachéal est en moyenne de :

– 6 mm chez l’enfant de 1 à 4 ans ;

– 8 mm chez l’enfant de 4 à 8 ans ;

– 10 mm chez l’enfant de 8 à 12 ans ;

– 13 à 15 mm chez l’adolescent ;

– 16 à 18 mm chez l’adulte.

En fait, le calibre trachéal varie aussi par la seule tonicité du muscle trachéal, qui amène presque au contact l’une de l’autre les extrémités des anneaux cartilagineux, réduisant le calibre à 12 mm en moyenne.

Lorsque le sujet fait un effort, avec occlusion glottique, le calibre se dilate alors, atteignant les chiffres de 16 à 18 mm chez l’adulte.

Ce calibre trachéal est uniforme sur la hauteur des deux segments cervical et thoracique.

Aussi les corps étrangers trachéaux sont volontiers mobiles, projetés contre la glotte par les accès de toux, responsables à l’auscultation trachéale d’un bruit de grelottement ou d’un bruit de drapeau de Dupuytren, évocateur d’un corps étranger mobile intratrachéal.

E - Structure microscopique de la trachée :

La trachée est un tube flexible, constitué de tissu conjonctif fibroélastique et de cartilage, permettant dilatation et élongation pendant l’inspiration, le relâchement passif durant l’expiration.

Les anneaux cartilagineux hyalins, incomplets en arrière constituent le soutien de la muqueuse trachéale, l’empêchant de se collaber pendant l’inspiration.

Les fibres musculaires lisses, joignant en arrière les extrémités libres des anneaux, forment le muscle trachéal de Reisseisen.

La contraction de ces fibres provoque une réduction du diamètre et l’augmentation de la pression intrathoracique au cours de la toux.

L’épithélium trachéal respiratoire est pseudostratifié cilié, contenant de nombreuses cellules caliciformes, possédant de courtes villosités apicales.

Irrité par la fumée de tabac, cet épithélium se transforme (métaplasie) en un épithélium stratifié, pavimenteux avec disparition de l’activité ciliaire.

Celle-ci est nécessaire grâce à son mouvement continuel, pour l’entraînement des sécrétions glandulaires vers le pharynx.

La membrane basale est épaisse, et sépare l’épithélium du chorion sous-jacent.

Le chorion est un tissu conjonctif lâche, très vascularisé, plus dense dans la partie profonde, formant une bande de tissu fibroélastique nette.

La sous-muqueuse, lâche est située plus profondément.

Elle est riche en glandes mixtes séromuqueuses, dont le nombre diminue dans la partie inférieure de la trachée.

La sous-muqueuse se confond avec le périchondre des anneaux de cartilage hyalin ou avec l’adventice située entre les anneaux cartilagineux.

Anatomie topographique. Rapports :

Sur toute sa hauteur, la trachée est entourée par un tissu celluloadipeux lâche, jouant le rôle de séreuse et favorisant ses mouvements.

Ce tissu est d’autant plus abondant que l’on se rapproche du thorax où il se continue avec l’atmosphère celluloadipeuse du médiastin.

C’est dans ce tissu conjonctif que se font les emphysèmes, épanchements gazeux, traduisant une plaie étroite de la trachée, que diffusent les collections purulentes, capables de gagner sans obstacle le médiastin et que peut se perdre une canule de trachéotomie mal positionnée.

A - Trachée cervicale :

1- Rapports antérieurs :

En haut, à hauteur des deux ou trois premiers anneaux, la trachée est en rapport avec l’isthme thyroïdien, fortement adhérent par des tractus fibreux courts et serrés (ligaments de Gruber).

La hauteur de l’isthme est variable, et il peut parfois être absent.

Plus bas, la trachée est séparée des plans superficiels de la région infrahyoïdienne par la couche musculaire infrahyoïdienne et par le tissu celluloadipeux.

La peau est mince, mobile, extensible. Le tissu cellulaire sous-cutané, plus ou moins riche en graisse, contient le muscle peaucier du cou entre les deux feuillets du fascia superficialis (lame superficielle du fascia cervical) mais aussi des vaisseaux et des nerfs superficiels.

Les veinules de petits calibres, irrégulières, aboutissent aux veines jugulaires antérieures.

Celles-ci, de part et d’autre de la ligne médiane, à 1 ou 2 cmde l’incisure du sternum, perforent l’aponévrose superficielle pour gagner la veine subclavière.

Ces veines jugulaires antérieures peuvent être réunies l’une à l’autre par une ou plusieurs branches transversales mais aussi s’anastomosent aux veines jugulaires externes. Elles sont spontanément maintenues béantes par les gaines fibreuses que forme l’aponévrose cervicale.

Ces veines peuvent se dilater considérablement au cours des goitres par exemple, rendant leur blessure dangereuse en raison du risque mortel et rapide d’embolie gazeuse : il est donc prudent de ne les sectionner qu’après les avoir liées ou pincées.

Les lymphatiques superficiels satellites des veines se rendent aux noeuds lymphatiques de la région sterno-cléido-mastoïdienne, de la région susclaviculaire mais aussi aux noeuds lymphatiques de l’espace sus-sternal.

Les nerfs superficiels infrahyoïdiens médians proviennent de la branche transverse du plexus cervical superficiel, se distribuant aux téguments après avoir traversé le muscle peaucier.

Sous l’aponévrose superficielle du cou, se trouve la couche musculaire des muscles infrahyoïdiens, enveloppés par l’aponévrose cervicale moyenne (lame prétrachéale du fascia cervical) : les muscles sterno-cléidohyoïdiens les plus superficiels sont contigus à leur insertion hyoïdienne, s’écartant l’un de l’autre graduellement en gagnant leur insertion inférieure claviculaire et sternale, de façon à former un espace triangulaire à base inférieure.

Le muscle omohyoïdien tend l’aponévrose prétrachéale et se dégage de la face profonde des muscles sterno-cléido-mastoïdiens à 3 ou 4 cm au-dessus du sternum.

Il est oblique en haut et médialement, se fixant au bord inférieur de l’os hyoïde.

Il partage la région infrahyoïdienne en deux triangles : le triangle omotrachéal en bas et le triangle omohyoïdien de Velpeau en haut où se projette la bifurcation carotidienne.

Le muscle sternothyroïdien est un muscle plat, en arrière du muscle sterno-cléidohyoïdien tendu du cartilage thyroïde à la face postérieure de l’incisure jugulaire du sternum et du premier cartilage costal, délimitant, avec le muscle controlatéral, un triangle à base supérieure.

Sur la ligne médiane, les aponévroses cervicales superficielles et moyennes fusionnent, fermant l’espace losangique intermusculaire et constituant la ligne blanche infrahyoïdienne médiane : c’est la zone du « losange de la trachéotomie ».

Le tissu celluloadipeux prétrachéal cervical inférieur est en arrière de l’espace sus-sternal de Gruber :

– un ou deux noeuds lymphatiques reçoivent des vaisseaux lymphatiques du larynx et de l’isthme thyroïdien ;

– les veines thyroïdiennes inférieures sinueuses peuvent constituer un véritable plexus infrathyroïdien, contenu dans la lame thyro-veinopéricardique de Godman ;

– l’artère thyroïdienne moyenne de Neubauer est inconstante ;

– on y trouve parfois également le tronc veineux brachiocéphalique gauche et la partie supérieure des reliquats thymiques.

2- Rapports postérieurs :

L’axe trachéal répond sur toute sa hauteur à l’oesophage, qui le déborde à gauche, et auquel il est uni par un tissu celluloélastique et musculaire.

Par le décalage gauche de l’oesophage, la trachée entre en rapport plus intime avec le nerf laryngé inférieur ou récurrent, le lobe thyroïdien, le paquet vasculaire du cou et l’artère thyroïdienne inférieure qui décrit sa courbe rétrocarotidienne à 2 cm au-dessous du tubercule de Chassaignac (sixième vertèbre cervicale).

En arrière de l’oesophage, l’espace rétroviscéral de Charpy est une zone de glissement contenant quelques noeuds lymphatiques.

Le nerf laryngé inférieur gauche chemine sur la face antérieure gauche de l’oesophage, verticalement.

Le nerf laryngé inférieur droit dessine la bissectrice de l’angle axe trachéal-artère thyroïdienne inférieure droite.

La face postérieure des lobes thyroïdiens contre laquelle se placent les glandes parathyroïdiennes peut envoyer des prolongements, surtout s’ils sont hypertrophiés, entre la trachée et la face antérieure de l’oesophage (« goitre rétrotrachéal »).

De même, une glande parathyroïde peut migrer dans cette zone trachéo-oesophagienne et un adénome parathyroïdien peut être découvert en position rétrotrachéale.

3- Rapports latéraux :

La partie supérieure de l’axe trachéal est en rapport avec les lobes du corps thyroïde, expliquant la déviation trachéale occasionnée par certains goitres, à l’origine de déformation (trachée en « lame de sabre »), de ramollissement ou de compression vraie.

Plus bas, la trachée est en rapport avec le paquet vasculonerveux du cou : artère carotide commune, veine jugulaire interne, nerf vague, auxquels s’associent les artères thyroïdiennes inférieures, mais aussi les artères vertébrales.

Entre l’axe trachéal et l’axe jugulocarotidien, un intervalle graduellement croissant au fur et à mesure que l’on s’élève, est comblé par un tissu cellulograisseux riche en noeuds lymphatiques, surtout autour des nerfs laryngés inférieurs.

B - Trachée thoracique :

Dans son segment thoracique, la trachée se trouve à la limite respective des deux médiastins antérieur et postérieur.

1- Rapports antérieurs :

Dans sa partie supérieure, le tronc veineux brachiocéphalique gauche repose immédiatement sur elle, avec chez le nouveau-né le thymus qui, lorsqu’il est hypertrophié, peut la comprimer.

Le muscle sternohyoïdien et le sternum sont plus superficiels.

Dans sa partie inférieure, le tronc artériel brachiocéphalique la croise obliquement en se portant en haut et à droite, l’artère carotide commune gauche se porte obliquement en haut et à gauche.

Des anomalies vasculaires des arcs aortiques peuvent comprimer la trachée et imposer certains gestes chirurgicaux décompressifs.

Au niveau de la bifurcation, et immédiatement au-dessus, la veine cave supérieure s’applique sur sa face antérolatérale droite.

La portion ascendante de l’aorte directement au contact de sa face antérolatérale gauche, y marque son empreinte : c’est l’empreinte aortique de Nicaise et Lejars.

Entre la veine cave supérieure et l’aorte, sur la face antérieure de la trachée, se trouve un groupe ganglionnaire prétrachéobronchique souvent volumineux.

2- Rapports postérieurs :

La trachée répond à l’oesophage sus-bronchique avec en arrière le conduit thoracique.

La trachée déborde légèrement à droite l’oesophage : la saillie de l’extrémité postérieure des anneaux cartilagineux peut ainsi être aisément reconnue avec le doigt, constituant un repère lors d’intervention chirurgicale sur le médiastin postérieur.

3- Rapports latéraux :

La trachée est en rapport du côté gauche avec la plèvre médiastine gauche, le poumon gauche et le nerf laryngé inférieur gauche.

La crosse de l’aorte la croise d’avant en arrière, au-dessus du pédicule pulmonaire gauche.

Du côté droit, la plèvre médiastine droite la sépare du poumon.

La grande veine azygos la croise d’arrière en avant, formant sa crosse pour aller s’ouvrir à la face postérieure de la veine cave supérieure, passant au-dessus du pédicule pulmonaire droit.

Le nerf vague droit se place entre la trachée médialement et la crosse de l’azygos latéralement.

Les deux nerfs vagues forment autour des organes du médiastin postérieur, en particulier l’oesophage mais aussi la trachée et sa bifurcation, un riche plexus végétatif anastomotique.

4- Rapports inférieurs :

La bifurcation trachéale dominant la face supérieure de l’atrium gauche cardiaque, est située au-dessus, en arrière et à droite de la bifurcation de l’artère pulmonaire.

La bifurcation trachéale en deux bronches principales qui s’écartent en moyenne de 70°, s’oppose à la bifurcation artérielle en deux artères pulmonaires, formant un angle de 130° à 150°.

Ces deux bifurcations délimitent un espace triangulaire, l’« espace interbifurcal » contenant 10 à 12 noeuds lymphatiques (noeuds lymphatiques intertrachéobronchiques de Baréty) et le ganglion cardiaque sympathique deWrisberg.

Vascularisation de la trachée :

A - Artères trachéales :

Les artères de la portion cervicale de la trachée proviennent principalement des artères thyroïdiennes inférieures avec du côté gauche l’artère oesotrachéale descendante de Haller, dans l’angle trachéo-oesophagien.

L’artère thyroïdienne inférieure donne trois branches collatérales latérotrachéales étagées, destinées à l’oesophage et à la trachée. Les artères de la portion thoracique sont plus variables.

Elles proviennent surtout des artères thymiques et de l’artère bronchique droite, rétrobronchique, destinées également à la bifurcation trachéale.

Participent aussi à cette vascularisation, l’artère thyroïdienne moyenne de Neubauer, sur la face antérieure de la trachée, et l’artère oesotrachéale antérieure de Demel d’origine aortique également, s’insinuant entre l’oesophage et la trachée thoracique.

L’artère thoracique interne originaire de l’artère subclavière se distribue à la partie latérotrachéale inférieure par trois ou quatre branches étagées.

L’ensemble des artères collatérales de l’aorte vascularisant la bifurcation trachéale est important à considérer en raison des implications chirurgicales lors des transplantations pulmonaires.

La microvascularisation artérielle trachéale constitue, à droite comme à gauche, des arcs anastomotiques latérotrachéaux. Les artères trachéales ne sont donc pas de type terminal.

Dans les espaces intercartilagineux existent des artères intercartilagineuses transverses, anastomosant, de part et d’autre de la ligne médiane, les arcades latérales.

Les artérioles constituent un riche plexus capillaire sous-muqueux.

B - Veines de la trachée :

Elles prennent naissance à partir d’un plexus sous-muqueux dense.

Les veines de la portion cervicale de la trachée sont nombreuses, de petit calibre et se drainent vers les veines oesophagiennes et les veines thyroïdiennes inférieures.

Les veines de la portion thoracique se jettent dans les veines oesophagiennes, gagnant le système cave inférieur.

C - Lymphatiques de la trachée :

Dans la portion cervicale, ils se dirigent en arrière et latéralement, pour rejoindre les noeuds lymphatiques qui s’échelonnent sur les parties latérales de la trachée et de l’oesophage.

Ce sont les « noeuds lymphatiques récurrentiels » en rapport avec le nerf récurrent ou nerf laryngé inférieur.

Ils sont de petite taille, au nombre de trois à six et gagnent plus bas les noeuds lymphatiques trachéobronchiques.

Ils sont hypertrophiés et dégénérés en même temps que ces derniers et peuvent être responsables d’une paralysie récurrentielle.

Les vaisseaux lymphatiques de la portion thoracique se rendent aux noeuds lymphatiques latéro-trachéo-oesophagiens.

Les noeuds lymphatiques trachéobronchiques constituent le groupe le plus important du médiastin : ils sont placés autour de la bifurcation trachéale puis des deux bronches principales.

Ils sont en continuité en haut avec les noeuds lymphatiques récurrentiels, les noeuds lymphatiques de la chaîne jugulocarotidienne, les noeuds lymphatiques du creux sus-claviculaire.

En avant, ils sont connectés avec les noeuds lymphatiques thoraciques internes, en arrière avec les noeuds lymphatiques aortico-oesophagiens.

Il est classique de décrire parmi ces noeuds lymphatiques trachéobronchiques plusieurs sous-groupes :

– deux amas interbronchiques appartiennent au hile pulmonaire droit et gauche ;

– l’amas prétrachéobronchique droit est situé dans l’angle trachée-bronche principale droite, et entre en rapport en avant avec la veine cave supérieure, en dedans avec l’axe trachéal, en arrière avec le nerf vague droit et latéralement avec la crosse de la grande veine azygos et la plèvre médiastine (loge latérotrachéale droite de Baréty) ;

– l’amas prétrachéobronchique gauche se situe dans l’angle trachée-bronche principale gauche.

Il entre en rapport en avant et en haut avec la crosse de l’aorte, le nerf vague gauche, l’origine de l’artère carotide commune gauche et en dedans l’axe trachéal, en arrière le bord gauche de l’oesophage et le nerf laryngé inférieur gauche ;

– l’amas intertrachéobronchique de Baréty se place sous la bifurcation trachéale, dans l’« espace interbifurcal ».

Il entre en rapport en avant avec la face postérieure du péricarde de l’atrium gauche, en arrière avec le plexus pulmonaire sympathique, la face antérieure de l’oesophage, l’aorte.

Innervation de la trachée :

La trachée est sous la dépendance du système sympathique (chaîne sympathique thoracique) et parasympathique (nerf vague) à l’origine d’une action motrice destinée au muscle trachéal, sensitive pour l’ensemble de la paroi, sécrétrice pour les glandes trachéales.

En fait, l’innervation trachéale s’intègre dans l’ensemble de l’innervation participant à la fonction ventilatoire : l’arbre trachéobronchique possède une musculature lisse à commande involontaire, modulant le flux aérien (en liaison avec l’ouverture automatique de la glotte) associée à la musculature striée thoracoabdominale et cervicale à commande volontaire.

L’innervation végétative sensitive périphérique prend naissance dans les mécanorécepteurs (réflexe de Hering-Breuer d’alternance inspirationexpiration) de la bifurcation trachéale, de l’arbre bronchique, des hiles pulmonaires.

Participent également des chémorécepteurs (corpuscules carotidiens et aortiques, area postrema).

L’innervation végétative motrice périphérique est de type parasympathique (vagal) assurant la tonicité trachéobronchique. L’existence d’une participation orthosympathique trachéo-broncho-dilatatrice est discutée chez l’homme.

Les centres végétatifs efférents orthosympathiques spinaux sont dans le tractus intermedio lateralis de la moelle entre Th2 et Th6 ; les centres parasympathiques sont dans le noyau cardio-pneumo-entérique du vague (nerf moteur dorsal du vague dans le plancher du quatrième ventricule).

Les centres recevant les afférences sont situés dans le noyau solitaire du nerf vague.

Enfin, les centres à l’origine de l’automatisme respiratoire se situent dans la formation réticulée du tronc cérébral.

Le réflexe de toux permet d’éviter l’encombrement trachéobronchique endogène (sécrétion) ou exogène (corps étranger).

Il est déclenché par des stimulations mécaniques et chimiques de la muqueuse.

Exploration radiologique et endoscopique :

L’imagerie de la trachée comprend la radiographie simple, la tomodensitométrie, l’imagerie par résonance magnétique et la reconstruction en trois dimensions, ouvrant des possibilités de modélisation virtuelle.

L’endoscopie permet d’observer à travers un fibroscope souple ou une optique rigide panoramique la muqueuse trachéale blanc rosé, soulevée par les anneaux cartilagineux en saillies successives transversales.

La forme de la lumière trachéale est variable suivant le cycle respiratoire mais aussi les individus.

Elle a été bien décrite par Mac Kenzie.

Ces données ont une incidence pour les intubations trachéales, les « jet-ventilations » ou l’extraction de corps étrangers respiratoires.

Un certain nombre d’empreintes endoluminales sont notées : la dépression du tronc artériel brachiocéphalique en avant, l’empreinte pulsative sur le flanc gauche de la crosse aortique, déviant la trachée vers la droite peut, chez le jeune enfant, l’écraser et imposer un geste de pexie aortique chirurgicale.

La « carena » sagittale de couleur ivoire marque la bifurcation trachéale et la naissance des bronches principales divergentes asymétriques.

La bronche principale droite semble continuer l’axe trachéal.

Voies d’abord de la trachée :

A - Abord de la trachée cervicale :

L’incision cutanée cervicale antérieure la plus classique est horizontale arciforme à concavité supérieure, le plus bas possible, tête du sujet en hyperextension.

La trachéotomie est l’ouverture temporaire des voies aériennes au niveau de la trachée cervicale.

Elle est, avec l’intubation laryngotrachéale, le traitement de l’insuffisance respiratoire aiguë.

L’incision trachéale réalise un volet à charnière inférieure, un I vertical ou un H couché, voire une simple ouverture horizontale intercartilagineuse.

B - Abord de la trachée thoracique :

La cervicosternotomie médiane verticale permet d’obtenir un abord antérieur de toute la trachée dans son segment cervical et thoracique.

La thoracotomie latérale droite est préférée à la thoracotomie gauche en raison de la présence de l’aorte du côté gauche.

Organogenèse trachéale :

Le développement du système laryngotrachéal débute durant la quatrième semaine in utero (j26 - j27) : la « fente laryngotrachéale » apparaît sur la face ventrale de la partie caudale du pharynx primitif, en dessous de la quatrième paire d’arches pharyngiennes.

L’entoderme tapissant cette fente est à l’origine de l’épithélium et des glandes du larynx, de la trachée et des bronches.

Le tissu conjonctif (cartilage, fibres musculaires lisses...) provient du mésoblaste environnant le pharynx primitif.

À la fin de la quatrième semaine, la fente a constitué un diverticule laryngotrachéal, élargi à son extrémité en bourgeon pulmonaire.

Un septum trachéo-oesophagien sépare la structure aérienne en avant, de la structure digestive en arrière.

Au début de la cinquième semaine in utero, la bifurcation trachéale est en place.

À la 10e semaine, le mésoblaste s’est condensé autour du diverticule laryngotrachéal primitif, formant les anneaux cartilagineux incomplets en arrière et le muscle trachéal.

À la 11e semaine, les glandes sont parfaitement identifiables.

Une communication anormale entre la trachée et l’oesophage constitue une fistule oesotrachéale, touchant surtout les garçons (1/2 500 naissances).

Dans plus de 85 % des cas, ces fistules sont associées à une atrésie de l’oesophage.

L’abdomen est le plus souvent rapidement distendu par un estomac plein d’air en raison de la communication de l’extrémité inférieure de l’oesophage avec la bifurcation trachéale.

Une sténose congénitale de la trachée ou une atrésie trachéale est une anomalie rare, volontiers associée à une fistule oesotrachéale.

Un diverticule trachéal congénital réalise un kyste paratrachéal (kyste bronchogénique), ou parfois se termine en tissu pulmonaire formant un « lobe trachéal » du poumon.

Les anomalies vasculaires congénitales du système des arcs aortiques (3 % de la population) peuvent être à l’origine de compression oesotrachéale (stridor, toux, dysphagie...) : le dédoublement du quatrième arc réalise une double crosse aortique, formant un anneau complet autour de l’axe trachéooesophagien ; une artère pulmonaire gauche (sixième arc) intertrachéooesophagienne comprime la face postérieure de la trachée thoracique et la face ventrale de l’oesophage ; un tronc artériel brachiocéphalique naissant à gauche détermine une compression trachéale antérieure sévère, pouvant bénéficier d’une aortopexie.

Physiologie de la trachée :

La trachée n’est pas un conduit inerte.

Par sa structure fibroélastique et sa topographie cervicothoracique, elle est la seule voie de passage de l’air vers les alvéoles pulmonaires (hématose), modulant avec le larynx la pression sous-glottique (cycle respiratoire-effort à glotte fermée) : c’est la fonction aérienne de la trachée.

Par son revêtement muqueux cilié, elle permet l’évacuation des sécrétions vers le larynx, spontanément ou au cours du réflexe de toux : c’est la fonction de drainage de la trachée.

Par la présence d’amas lymphoïdes pariétaux, elle participe à la défense spécifique des voies respiratoires : c’est la fonction immunitaire de la trachée.

A - Fonction aérienne et biomécanique :

La trachée est un conduit perméable à l’air durant tout le cycle respiratoire.

C’est en effet la circulation de l’air endoluminal qui permet tout à la fois l’hématose sanguine et la phonation.

1- Circulation aérienne dans les voies respiratoires :

Elle est illustrée par l’expérience de Funck : le fond d’un flacon est remplacé par une membrane élastique étanche ; un ballon de baudruche communique avec l’extérieur, par l’intermédiaire d’un tube traversant le bouchon du flacon.

On peut alors gonfler ou affaisser ce ballon seulement en mobilisant le fond élastique.

En effet, la traction de la membrane élastique augmente la capacité totale du flacon d’un volume supplémentaire égal à V, tout en diminuant la pression à l’intérieur de cette enceinte.

La pression atmosphérique devient alors supérieure à la pression intérieure.

Une quantité d’air, dont le volume est exactement égal au volume V, pénètre par le tube et gonfle le ballon de baudruche, ce qui réalise le mécanisme de l’inspiration.

Inversement, si l’on relâche la membrane élastique, elle revient sur ellemême et la capacité du flacon diminue de la même valeur V, ce qui augmente la pression à l’intérieur de l’enceinte.

L’air qui se trouvait dans le ballon de baudruche va en être chassé à travers le tube : c’est le mécanisme de l’expiration.

Ainsi, la respiration repose sur l’augmentation ou la diminution du volume de la cavité thoracique : la membrane élastique du thorax est le diaphragme, le tube vertical, la trachée et le ballon de baudruche, les poumons.

Toutefois, la trachée ne peut être assimilée à un tube rigide.

Elle appartient en effet au système respiratoire « passif » (avec les poumons, la paroi thoracique) et va, de ce fait, subir les variations de pression produites, durant le cycle respiratoire, par le système respiratoire « actif » (muscles ventilatoires).

Ainsi, le diamètre de la trachée thoracique diminue de 50 % à l’expiration, lorsque le volume pulmonaire passe de la capacité pulmonaire totale (fin d’inspiration), au volume résiduel (fin d’expiration).

La trachée se déforme, sa paroi postérieure musculofibreuse devenant convexe vers l’avant.

Le diamètre de la trachée cervicale, non enchâssée dans le parenchyme pulmonaire, augmente d’autant.

Lors de l’inspiration, le phénomène s’inverse : le diamètre de la trachée thoracique augmente et s’arrondit, le diamètre de la trachée cervicale diminue et s’incurve en arrière.

La trachée thoracique dépend de la pression pleurale qui, à l’inspiration, est inférieure à la pression endoluminale.

En pathologie, ces variations de diamètre trachéal expliquent la plus grande altération de l’expiration que de l’inspiration lors de tumeurs réduisant le diamètre trachéal thoracique.

Ainsi, on note que lors de lésions endotrachéales qui diminuent le diamètre, les deux temps ventilatoires sont également altérés.

En revanche, une compression extrinsèque provoque une altération prédominante de l’inspiration si elle est extrathoracique (trachée cervicale) et de l’expiration si elle est intrathoracique (trachée thoracique).

2- Trachée et phonation :

La phonation nécessite l’intervention de plusieurs organes :

– l’appareil respiratoire est à l’origine de la dynamique aérienne (poumons, trachée) et de l’organe vibratoire (larynx) ;

– l’ensemble pharyngo-bucco-nasal constitue les résonateurs.

Au cours de la phonation, d’importantes modifications de fonctionnement de l’appareil respiratoire sont observées :

– les volumes d’air mobilisés sont plus importants que lors de la respiration de repos ;

– le rythme respiratoire, qui admet au repos une expiration à peine plus longue que l’inspiration, voit la durée de cette expiration fortement allongée puisque c’est elle qui correspond au temps phonatoire : la voix est une expiration sonorisée ;

– il existe une augmentation des pressions expiratoires dans les voies aériennes.

En effet, pendant la phonation, l’affrontement des cordes vocales crée un obstacle qui augmente la pression sous-glottique.

Celle-ci est de :

– 10 cm d’eau dans la conversation calme (30 db) ;

– 60 cm d’eau dans le chant de salon (60 db) ;

– 100 cm d’eau dans le cri d’appel (70 db) ;

– 160 cm d’eau dans un meeting (80 db).

Cette pression sous-glottique est responsable de l’intensité du son émis.

3- Trachée et déglutition :

On distingue trois temps dans la déglutition : le temps labiobuccal, le temps pharyngien, le temps oesophagien.

C’est lors du deuxième temps pharyngien qu’ascensionnent le pharyngolarynx et la trachée par contraction des muscles élévateurs du larynx (géniohyoïdiens, mylohyoïdiens, digastrique, stylohyoïdien).

Une trachéotomie avec fixation trachéale au plan cutané perturbe cette mécanique.

B - Fonction aérienne et contrôle neurologique :

Le muscle trachéal de Reisseisen est constitué de fibres musculaires lisses.

Il fonctionne sous la dépendance des deux systèmes nerveux sympathique et parasympathique.

1- Voies afférentes sensitives :

L’innervation sensitive de la trachée dépend du nerf vague (parasympathique) qui véhicule des influx provenant de deux types de récepteurs trachéaux (récepteurs polymodaux et mécanorécepteurs) jusqu’aux centres bulbaires (noyau solitaire du nerf vague).

2- Mécanorécepteurs :

Ce sont des récepteurs à adaptation lente (persistance de l’activité tant que le stimulus est maintenu), situés dans le muscle trachéal et stimulés par l’étirement de celui-ci. Leur stimulation permet une dilatation trachéale par inhibition de la voie motrice parasympathique cholinergique.

3- Récepteurs polymodaux :

Ce sont des récepteurs à adaptation rapide (décharge rapide, mais pas de maintien d’activité si le stimulus persiste).

Leur stimulation entraîne une contraction musculaire réflexe.

On distingue deux catégories :

– les fibres B ou récepteurs à l’irritation.

Ce sont des fibres de petit calibre non myélinisées situées dans l’épithélium trachéal, bronchique et des bronchioles.

Les stimulations sont mécaniques (par exemple l’intubation), chimiques (tabac), thermiques (l’air froid et sec) ;

– les fibres C sont les plus nombreuses, ce sont également des fibres de petit calibre non myélinisées, situées dans le muscle trachéal.

Ces récepteurs chimiques sont stimulés par la présence de CO2.

Ces fibres B et C sont aussi celles qui véhiculent la nociception dans d’autres territoires (peau, muscles).

Ces voies sensitives interviennent dans le réflexe pulmonaire d’Hering-Breuer, responsable du cycle respiratoire : le centre inspiratoire bulbaire est activé par l’augmentation du taux sanguin de CO2 et d’ions H+.

Des récepteurs trachéobronchiques, sensibles à l’étirement vont, par l’intermédiaire des fibres afférentes vagales, stimuler le centre nerveux expiratoire (noyau solitaire du X).

Ce centre expiratoire stimulé va inhiber les neurones du centre inspiratoire.

L’expiration est donc un phénomène passif.

Les voies sensitives sont à l’origine du « réflexe de toux ».

La toux comporte trois temps :

– une inspiration profonde préparatoire qui fait entrer dans les voies respiratoires et les alvéoles la plus grande partie du volume de réserve inspiratoire, soit 2,5 L ;

– la mise en tension qui comporte deux facteurs, la fermeture de la glotte et la contraction des muscles expiratoires (intercostaux et abdominaux).

La pression intrathoracique augmente considérablement ;

– l’expulsion.

Tandis que les muscles expiratoires restent contractés, la glotte s’ouvre brutalement, expulsant de l’air sous-pression, chargé des éventuelles particules irritatives, à une vitesse de 160 km/h.

La toux fonctionne suivant un arc réflexe : un stimulus irritatif active les récepteurs polymodaux trachéaux qui envoient, par le nerf vague, des influx aux centres bulbaires.

Les neurones moteurs effecteurs (nerfs laryngés, nerf vague, nerfs intercostaux et abdominaux) enclenchent la série d’événements décrits précédemment.

4- Voies efférentes motrices :

* Mécanismes cholinergiques :

Ces voies efférentes motrices naissent du noyau cardio-pneumo-entérique du nerf vague (ou noyau moteur dorsal du X).

Elles empruntent le nerf vague qui se dirige jusqu’aux organes cibles.

Le neurotransmetteur est l’acétylcholine qui se fixe sur des récepteurs postsynaptiques muscariniques, surtout retrouvés au niveau des voies aériennes centrales (trachée et bronches souches).

Ce système cholinergique est le responsable principal du tonus musculaire de base de la trachée.

Il augmente également la sécrétion du mucus par les glandes sous-muqueuses.

* Mécanismes adrénergiques :

Les nerfs sympathiques pulmonaires qui sécrètent de la noradrénaline, ne semblent pas posséder de rôle physiologique trachéo-broncho-dilatateur chez l’homme.

En revanche, l’adrénaline sécrétée par la médullosurrénale, se fixe sur des récepteurs â2 musculaires, responsables d’une dilatation des muscles trachéaux.

* Mécanismes non adrénergiques, non cholinergiques (NANC) :

Le système NANC excitateur.

La stimulation des fibres C (récepteurs polymodaux sensibles au CO2) peut entraîner la libération de peptides bronchoconstricteurs : la substance P et la neurokinine A.

Le système NANC inhibiteur.

L’effet est une relaxation musculaire.

Les voies nerveuses empruntées sont de type parasympathique, responsables d’une libération de neuropeptides proches du peptide vaso-intestinal (VIP) digestif.

C - Fonction de drainage et appareil mucociliaire :

Il existe au niveau de la trachée un épithélium pseudostratifié et cilié avec sécrétion de mucus par les cellules caliciformes épithéliales et les glandes chorioniques.

Ce mucus présente deux phases d’état :

– une phase sol, très fluide, dans laquelle battent les cils des cellules épithéliales ;

– une phase gel, viscoélastique, située à la partie apicale des cils.

Les cils des cellules épithéliales possèdent un cytosquelette permettant leur mobilité.

Ce cytosquelette se compose de microtubules.

1- Microtubules :

Ce sont des tubes creux formés de tubulines et de protéines qui vont s’associer pour former un protofilament.

L’association de 13 protofilaments va constituer un microtubule.

2- Structure d’un cil :

C’est une excroissance du cytoplasme cellulaire dotée d’un cytosquelette (microtubules) responsable de sa mobilité.

Ce cytosquelette ciliaire est luimême relié au cytosquelette cellulaire avec lequel il existe des échanges permanents : les microtubules mais aussi les autres filaments du cytosquelette sont des structures dynamiques en perpétuel renouvellement grâce à des phénomènes de polymérisation-dépolymérisation des protéines constitutives de ce cytosquelette.

Un cil est constitué de neuf doublets de microtubules comprenant chacun un microtubuleAcomplet et un microtubule B incomplet (dix protofilaments).

Les doublets sont reliés entre eux par des bras de dynéine internes et externes qui émergent de chaque microtubule A à intervalles réguliers.

La dynéine est une protéine possédant un site d’hydrolyse de l’adénosine triphosphate (ATP).

Il existe aussi deux microtubules centraux reliés aux microtubules périphériques par des bras radiaires.

Cette partie centrale va contrôler la forme du battement du cil.

3- Mouvement ciliaire :

En présence d’ATP, celui-ci va se fixer sur la dynéine et être hydrolysé.

Cette alternance de fixation et d’hydrolyse va provoquer la formation et la rupture successive des ponts de dynéine.

Ainsi, les bras de dynéine ancrés au microtubuleAd’un doublet vont pousser le microtubuleBdu doublet adjacent vers l’extrémité du cil.

Celui-ci va alors s’incurver.

De plus, les neufs doublets ne fonctionnent pas en même temps : la première moitié de la dynéine des doublets va sous-tendre le battement de poussée, la seconde moitié va sous-tendre le battement de retour.

Ces cils vont battre vers la partie proximale des voies aériennes, éliminant les particules inhalées, emprisonnées dans la phase gel du mucus, qui glisse sur la phase sol, à la manière d’un tapis roulant.

La clairance mucociliaire ainsi définie, s’effectue à une vitesse de 1 cm/min et permet d’éliminer vers le pharynx où elles seront dégluties ou expectorées, des particules d’un diamètre supérieur à 10 ím.

Cette clairance mucociliaire assure une défense mécanique aspécifique des voies aériennes principales.Ànoter que ce mucus assure l’humidification permanente de l’air trachéal.

Il existe des pathologies liées à des anomalies de ce système mucociliaire.

Ainsi le syndrome de Kartagener est une pathologie congénitale qui associe des infections sinusiennes et pulmonaires récidivantes, une dextrocardie ou un situs inversus et une stérilité.

Ce syndrome est dû à des anomalies structurales des cils (absence de bras internes ou externes de dynéine, absence de ponts radiaires, absence de doublet central de l’axone du cil), se traduisant par une dyskinésie ciliaire responsable, entre autres, d’un encombrement bronchique avec surinfections multiples et bronchectasie.

La mucoviscidose est une maladie génétique caractérisée par un dysfonctionnement des glandes exocrines.

Au niveau respiratoire, on note une anomalie des canaux ioniques épithéliaux responsables d’une déshydratation du mucus avec obstruction progressive des voies aériennes, surinfections, fibrose pulmonaire.

D - Fonction immunitaire trachéale : bronchial associated lymphoid tissue (BALT)

Le BALT est composé de l’ensemble des ganglions lymphatiques péribronchiques, des amas lymphoïdes de la muqueuse et de la sousmuqueuse bronchique.

Des lymphocytes en sont issus qui migrent vers la lumière trachéale, constituant les sentinelles du tractus respiratoire.

Après contact avec l’antigène, ces lymphocytes deviennent matures (plasmocytes) et sécrètent des anticorps de type immunoglobuline A (IgA) essentiellement (70 %).

Ces IgA sécrétoires permettent le premier contact antigène-anticorps au niveau de l’épithélium trachéal.

On les trouve en nombre très important dans la trachée ; le nombre de leurs cellules formatrices diminue ensuite le long de l’arbre respiratoire.

Plusieurs rôles leur sont attribués :

– les IgA sont bactéricides en présence de lysozyme et de complément ;

– elles activent la voie alterne du complément ;

– elles agglutinent les virus (influenza, adénovirus), les bactéries à porte d’entrée respiratoire ou les toxines.

Surtout, elles empêchent leur adhérence aux cellules épithéliales, donc leur pénétration.

On trouve d’autres Ig au niveau de la trachée.

Si l’antigène agresseur franchit, malgré les IgA, la membrane basale, les IgM, IgG, IgE, formées localement (BALT) ou apportées par la circulation, vont intervenir dans la défense muqueuse ou sous-muqueuse.

À noter que les IgE sont produites de façon exclusive au niveau des muqueuses respiratoires et digestives.

Enfin, il existe également une immunité cellulaire de la muqueuse trachéale.

On trouve ainsi des macrophages et les lymphocytes en amas folliculaires responsables des immunisations locales.

Les polynucléaires neutrophiles permettent la phagocytose des bactéries.

Les mastocytes contiennent des médiateurs vasoactifs.

Leur dégranulation déclenchée par l’activation des IgE libère ces médiateurs, responsables de trachéospasme et de réactions inflammatoires.

Ce système IgE-mastocyte apparaît comme une modalité de réponse à l’inhalation antigénique : le bronchospasme et l’inflammation limiteraient l’accès des antigènes au poumon profond.

Les éosinophiles interviennent dans la défense antiparasitaire et possèdent des propriétés cytotoxiques (granulations acidophiles).

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