Vasoconstriction pulmonaire hypoxique

La vasoconstriction pulmonaire hypoxique (VPH) est la réponse distinctive du poumon par laquelle une chute de la tension alvéolaire en oxygène provoque la constriction des petites artères pulmonaires irriguant cette région. En détournant le sang des zones mal ventilées vers des zones mieux ventilées, elle permet d'adapter la perfusion à la ventilation et ainsi de préserver l'oxygénation du sang quittant le poumon.

Definition

La vasoconstriction pulmonaire hypoxique est la contraction active du muscle lisse artériel pulmonaire en réponse à une faible tension en oxygène alvéolaire (et, dans une moindre mesure, veineuse mixte), une réponse unique à la circulation pulmonaire en ce sens que l'hypoxie provoque une constriction plutôt qu'une dilatation de ces vaisseaux.

Scope

Cette entrée couvre le phénomène de la VPH, son rôle dans l'adaptation de la perfusion à la ventilation, les mécanismes cellulaires de détection de l'oxygène et de signalisation qui la sous-tendent, et les conséquences systémiques de l'hypoxie généralisée, comme celle observée en altitude. Il s'agit d'un sujet de physiologie de référence qui explique les mécanismes ; il n'offre pas de conseils cliniques ou thérapeutiques.

Core questions

• Quel stimulus déclenche la vasoconstriction pulmonaire hypoxique ?
• Comment améliore-t-elle l'adaptation de la perfusion à la ventilation ?
• Comment les cellules musculaires lisses artérielles pulmonaires détectent-elles l'oxygène et transduisent-elles le signal en contraction ?
• Que se passe-t-il lorsque l'hypoxie est globale plutôt que locale, comme en haute altitude ?

Key concepts

• L'hypoxie alvéolaire comme stimulus
• Adaptation ventilation-perfusion
• Détection de l'oxygène par le muscle lisse artériel pulmonaire
• Espèces réactives de l'oxygène et signalisation redox
• Inhibition des canaux potassiques et dépolarisation membranaire
• Entrée de calcium et sensibilisation
• Hypoxie globale et hypertension pulmonaire

Mechanisms

Lorsque l'oxygène alvéolaire diminue, les petites artères pulmonaires irriguant cet alvéole se contractent, de sorte que le sang est redirigé vers des régions mieux oxygénées et que les échanges gazeux globaux sont protégés (Sylvester et al., 2012). La réponse est intrinsèque à la cellule musculaire lisse artérielle pulmonaire : le modèle dominant soutient que la cellule détecte l'oxygène par le biais de la signalisation mitochondriale et redox, que le changement résultant des espèces réactives de l'oxygène inhibe les canaux potassiques voltage-dépendants, et que la dépolarisation consécutive ouvre les canaux calciques voltage-dépendants ; l'augmentation du calcium intracellulaire, associée à la sensibilisation au calcium de l'appareil contractile, produit la contraction (Sommer et al., 2008 ; Sommer et al., 2016). Lorsque l'hypoxie affecte l'ensemble du poumon — en altitude ou dans les maladies pulmonaires chroniques — la réponse devient généralisée, augmentant la pression artérielle pulmonaire et, si elle est soutenue, contribuant au remodelage vasculaire (Sylvester et al., 2012 ; Suresh & Shimoda, 2016).

Clinical relevance

La vasoconstriction pulmonaire hypoxique est un mécanisme régulateur normal dont la forme généralisée est à l'origine de l'augmentation de la pression pulmonaire observée en cas d'hypoxie pulmonaire globale soutenue. Cette entrée décrit la physiologie et ses mécanismes ; elle est à des fins éducatives et ne constitue pas une base pour diagnostiquer, surveiller ou traiter un individu.

Evidence & guidelines

La compréhension de la VPH repose sur des travaux expérimentaux approfondis synthétisés dans des revues majeures. La monographie de Physiological Reviews reste le compte rendu le plus complet du phénomène et de ses mécanismes proposés (Sylvester et al., 2012), et des revues dédiées détaillent les étapes de détection de l'oxygène et de transduction du signal dans le muscle lisse artériel pulmonaire (Sommer et al., 2008 ; Sommer et al., 2016).

History

Que l'hypoxie alvéolaire provoque la constriction des vaisseaux pulmonaires a été établi au milieu du XXe siècle — classiquement attribué aux observations de von Euler et Liljestrand — et a été reconnu comme l'opposé de la réponse de la vasculature systémique à l'hypoxie. Des décennies de travaux ultérieurs, résumés dans des revues exhaustives, ont cherché à identifier le capteur d'oxygène et la chaîne de signalisation le reliant à la contraction du muscle lisse (Sylvester et al., 2012 ; Sommer et al., 2008).

Debates

Quel est le capteur d'oxygène sous-jacent à la VPH ?

Que le capteur proximal soit la mitochondrie agissant par l'intermédiaire des espèces réactives de l'oxygène, une NADPH-oxydase, ou un autre système redox — et comment sa sortie est couplée à l'inhibition des canaux potassiques — reste une question non résolue et est examinée comme une question ouverte.

Key figures

• J. T. Sylvester
• Norbert Weissmann
• Larissa A. Shimoda

Seminal works

• sylvester-2012
• sommer-2008

Frequently asked questions

Pourquoi le poumon resserre-t-il ses vaisseaux en réponse à un faible taux d'oxygène alors que d'autres organes les dilatent ?

Dans le poumon, la constriction des vaisseaux dans une région mal oxygénée détourne le sang vers des zones mieux ventilées, ce qui améliore les échanges gazeux ; dans les organes systémiques, la dilatation en réponse à un faible taux d'oxygène augmente au contraire l'apport sanguin local. La réponse pulmonaire sert à l'adaptation perfusion-ventilation plutôt qu'à l'apport local.

Que se passe-t-il pour la vasoconstriction pulmonaire hypoxique en haute altitude ?

Étant donné que l'ensemble du poumon est hypoxique, la réponse devient généralisée plutôt que régionale, augmentant globalement la pression artérielle pulmonaire ; une hypoxie globale soutenue peut donc contribuer à l'hypertension pulmonaire.