Contribution à l'étude du mouvement ciliaire des voies respiratoires humaines

par Claude Clary-Meinesz

Thèse de doctorat en Médecine

Sous la direction de Jacky Cosson.

Soutenue en 1997

à Paris 5 .


  • Résumé

    Le mouvement ciliaire s'oppose à la pénétration des agresseurs de l'air ambiant dans les voies respiratoires. Un rappel des connaissances sur les cils vibratiles souligne la grande diversité des modèles expérimentaux. Nous avons étudié la fréquence de battement ciliaire (FBC) des voies respiratoires humaines en appliquant à ce modèle des techniques développées sur le modèle flagellaire de spermatozoi͏̈des d'oursin à la Station Océanologique de Villefranche-sur-Mer (CNRS-URA 671 et Univ. Paris VI). Pour mesurer la FBC, nous avons utilisé la méthode stroboscopique puis la méthode d'analyse dynamique d'image. Ainsi la FBC normale est de 8,14 Hz en moyenne (température de 25ʿ C ; écart-type : 1,5 Hz). Il y a de grandes variations inter-individuelles, sans rapport avec l'âge, le sexe, le tabagisme ou les fonctions respiratoires. La FBC est sensible à la température ambiante et à la viscosité du milieu. Les FBC nasale et trachéale sont similaires alors que la FBC bronchiolaire n'est qu'à 65% de FBC bronchique. Les cils bronchiques et bronchiolaires tolèrent de larges variations de pH extracellulaire. Nous avons appliqué au modèle cilié bronchique la technique de démembranation-réactivation. Le battement ciliaire démarre pour une concentration d'ATP-Mg de 5. 10-5 M et devient normal à 5. 10-3 M. La FBC réactivée augmente avec la concentration de calcium ionisé. Cependant le calcium n'est pas indispensable puisqu'un battement persiste à Ca2+ 10-11 M. La FBC réactivée est très sensible au pH dont la valeur optimale est de 8. La dynéine axonémale ciliaire humaine a donc des caractéristiques superposables à la dynéine flagellaire de spermatozoi͏̈des d'oursin. Une revue générale des substances régulant du mouvement ciliaire est présentée. L'utilisation des anticorps anti-tubulines ou anti-dynéine dont certains ont la propriété de modifier le mouvement axonémal et la mise au point d'une méthode de cultures permettant l'obtention d'une ciliogenèse satisfaisante en culture sont des perspectives en développement.


  • Résumé

    Ciliary movement is responsible for the transport of mucus and inhaled pollutants both from the nasal cavity and the lung. A summary of motile cilia biology shows many different experimental models. We studied the ciliary beat frequency (CBF) from human airways using techniques applied to a flagellar model of sea urchin spermatozoa and developed in the Marine Station of Villefranche-sur-Mer (CNRS-URA 671 and Paris VI University). For CBF measurement, we first used a stroboscopic method, then a dynamic image analysis system. We found a normal CBF of 8,14 Hz (mean; standard deviation : 1,5 Hz ; temperature 25ʿc). There are large interindividual variations without link with age, sex, smoking status or lung function. CBF is influenced by temperature and the viscosity of medium. Nasal and tracheal CBF are similar. Bronchiolar CBF mean value is 65 % of bronchial. Bronchiolar and bronchial cilia tolerate variations in external pH on a wide range. Acidic pH values are better tolerated by bronchiolar than bronchial cilia. Demembranation and reactivation are successfully applied to human cilia. Reactivated CBF appears at a ATP-Mg concentration of 5. 10-5 M; normal reactivated CBF is obtained with a ATP-Mg concentration of 5. 10-3 M. Reactivated CBF levels off with CA2+ concentration. However Ca2+ is not necessary to ciliary beating as a beat is obtained at Ca2+ as low as 10-11 M. CA2+ 10-1 M impairs reactivation. Reactivated CBF is greatly influenced by pH : optimal pH is 8. Human ciliary dynein has the same properties as sea urchin flagellar dynein. A general review of the mediators regulating the ciliary beat is presented. Antibodies against tubulin or dynein, some of which are able to modify reactivated CBF, are to be tested on this human model. We are now developing a culture of human ciliated respiratory cells, allowing complete ciliogenesis.

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Informations

  • Détails : 99-XXIX f.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr.

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  • Bibliothèque : Bibliothèque interuniversitaire de santé (Paris). Pôle médecine et odontologie.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : PARIS 5 DESCARTES_1997_no_D007
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