Changements visuels, cellulaires, moléculaires et fonctionnels dans les poumons du fumeur
Beaucoup de gens se souviennent avoir entendu parler de la différence entre les poumons du fumeur et les poumons normaux et sains à l'école. Vous pouvez même vous rappeler les affiches représentant les poumons noirs et laids des gens qui fument. Est-ce que cela arrive vraiment? Qu'est-ce que la fumée de cigarette fait vraiment aux poumons?
Différences entre les poumons du fumeur et les poumons sains normaux
Pour vraiment comprendre l'effet de la fumée de tabac sur les poumons, nous devons examiner à la fois l'anatomie - comment l' apparence des poumons change et la physiologie - comment la fonction des poumons d'un fumeur diffère de celle des poumons sains.
Pourtant, nous voulons creuser encore plus profond que cela. À quoi ressemblent les poumons d'un fumeur, en commençant par les changements que vous pouvez voir à l'œil nu, jusqu'aux changements génétiques trop petits pour qu'on puisse même les voir sous un microscope?
Les affiches dont nous avons parlé plus tôt ne mentaient pas. Commençons par ce que vous pouvez voir si vous pouviez regarder les poumons entiers exposés au tabac.
À quoi ressemble le poumon de fumeur?
La photo ci-dessus est honnêtement ce que les poumons d'un fumeur à vie ressemblent à une inspection visuelle à l'œil nu. Il est important de préciser que tous les poumons noirs ne sont pas liés à la fumée du tabac. D'autres irritants qui peuvent être inhalés peuvent également causer cette apparence, comme la maladie pulmonaire noire parfois observée chez les mineurs de charbon. Pourtant, il est très facile de dire en regardant un ensemble de poumons si une personne a fumé au cours de sa vie.
D'où vient la couleur noire ou brune? Lorsque vous inhalez la fumée de cigarette, il y a des milliers de minuscules particules de carbone qui sont inhalées.
Nos corps ont une façon particulière de traiter ces particules pour les éliminer si vous le voulez.
Dès que vous inhalez une bouffée de fumée de cigarette, votre corps est averti du fait que des particules toxiques ont envahi. Les cellules inflammatoires se précipitent sur les lieux. Un type de globules blancs appelés macrophages peut être considéré comme les «camions à ordures» de notre système immunitaire. Les macrophages «mangent» essentiellement les particules brun-noir dans la fumée de cigarette dans un processus appelé phagocytose.
Puisque ces particules peuvent endommager les cellules des camions à ordures, elles sont confinées dans de minuscules vésicules et stockées comme déchets toxiques. Et là ils sont assis. Comme de plus en plus de macrophages contenant des débris s'accumulent dans les poumons et les ganglions lymphatiques dans la poitrine, les poumons apparaissent plus foncés.
Les poumons d'un fumeur à un niveau cellulaire
En réduisant sa taille et en examinant de plus près les poumons, on découvre un nombre croissant de blessures liées au tabac. Sous un microscope, les cellules et les tissus environnants deviennent visibles comme une ville bien nommée, mais une ville ravagée par le nuage de fumée toxique qui est descendu sur elle.
Cils: Les cils sont de minuscules appendices semblables à des poils qui tapissent les bronches et les bronchioles plus petites. Le travail des cils est d'attraper les matières étrangères qui trouvent leur chemin dans les voies respiratoires et de le propulser vers le haut et hors des poumons à la gorge d'une manière ondulatoire. De la gorge, ce matériau peut ensuite être avalé et détruit par les acides de l'estomac.
Malheureusement, les toxines contenues dans la fumée de cigarette, comme l'acroléine et le formaldéhyde, paralysent ces minuscules cils, ce qui les empêche de remplir leur fonction. Il en résulte d'autres toxines (plus de 70 d'entre elles cancérigènes) et des organismes infectieux laissés dans les poumons où ils peuvent endommager tant au niveau cellulaire qu'au niveau moléculaire, changements qui peuvent à leur tour conduire au cancer et à d'autres maladies.
Mucus: Les cellules inflammatoires qui sont attirées sur la scène dans les voies respiratoires sécrètent du mucus en réponse aux produits chimiques nocifs dans la fumée de cigarette . Ce mucus peut limiter la quantité d'air riche en oxygène qui atteint les plus petites voies aériennes où l'échange de gaz a lieu. Mucus peut également fournir un terreau nourrissant pour la croissance de bactéries nocives.
Les voies aériennes: Sous le microscope, les voies respiratoires peuvent apparaître étendues, comme l'élastique dans un vieux short. Cette diminution de l'élasticité causée par les composants de la fumée de tabac a également d'importantes répercussions fonctionnelles (voir plus loin).
Les alvéoles: Les alvéoles sont la plus petite des voies aériennes et la dernière destination pulmonaire de l'oxygène que nous respirons.
Ces alvéoles contiennent de l'élastine et du collagène qui leur permet de se dilater avec l'inspiration et de se dégonfler avec l'expiration. Au total, la superficie de vos alvéoles est d'environ 70 mètres carrés, et si vous les posez à plat et les placez bout à bout, ils couvriront un court de tennis.
Les toxines dans la fumée de cigarette endommagent ces minuscules structures de plusieurs façons. Il est facile pour les toxines d'endommager les parois minces qui les amènent à se rompre. La fumée de cigarette endommage également les alvéoles qui restent intacts, diminuant leur capacité à se dilater et à se contracter.
Les dommages aux alvéoles sont un problème auto-entretenu. Comme plus d'alvéoles sont endommagées, il y a plus de piégeage d'air dans les alvéoles (l'air ne peut pas être expiré) ce qui entraîne la dilatation et la rupture de plus d'alvéoles. En général, un grand pourcentage des alvéoles doivent être endommagés avant que les symptômes - hypoxie due à moins d'oxygène étant présent pour que l'échange ait lieu - se produisent. Les problèmes d'échange d'oxygène entre les alvéoles et les capillaires sont discutés plus en détail sous la fonction.
Les capillaires: Au niveau cellulaire, ce n'est pas seulement le tissu pulmonaire qui est endommagé. Le plus petit des vaisseaux sanguins, les capillaires, qui sont étroitement associés aux plus petites voies respiratoires sont également endommagés par la fumée de tabac. Tout comme le tabagisme peut endommager les gros vaisseaux sanguins (qui peuvent éventuellement conduire à des crises cardiaques), il peut causer des cicatrices et un épaississement des parois capillaires dans les parois des poumons que l'oxygène doit traverser pour se combiner avec l'hémoglobine. les globules rouges doivent être transportés des poumons au reste du corps.
Les poumons du fumeur à un niveau moléculaire: génétique et épigénétique
Pour vraiment comprendre comment le tabagisme provoque certaines maladies pulmonaires telles que le cancer du poumon, nous devons regarder plus profondément à l'intérieur des cellules au niveau moléculaire. C'est un niveau que nous ne pouvons pas voir directement à travers un microscope.
Dans le noyau de chacune de nos cellules pulmonaires vit notre ADN - le plan de la cellule. Cet ADN contient les instructions pour faire en sorte que chaque protéine nécessaire pour que la cellule grandisse, fonctionne, se répare et indique à la cellule qu'il est temps de mourir lorsqu'elle devient vieille ou endommagée.
Vous avez peut-être entendu qu'une série de mutations dans une cellule est responsable du lien entre le cancer du poumon et le tabagisme, mais de nombreuses mutations prennent habituellement avant qu'une cellule ne devienne cancéreuse. En fait, il y a habituellement des milliers de mutations dans une seule cellule pulmonaire exposée au tabac.
Certains gènes dans les cellules pulmonaires codent pour des protéines responsables de la croissance et de la division de la cellule. Un type de gènes appelés oncogènes, provoque la croissance et la division des cellules (même quand elles ne le devraient pas). D'autres gènes, appelés gènes suppresseurs de tumeurs, codent pour des protéines qui réparent l'ADN endommagé ou éliminent les cellules endommagées qui ne peuvent pas être réparées.
Il a été démontré que plusieurs composants de la fumée de cigarette provoquent des mutations (ils sont cancérigènes) mais des études ont même montré comment le tabac provoque spécifiquement les dommages qui peuvent conduire au cancer. Par exemple, certains cancérogènes du tabac provoquent des mutations dans le gène p53, un gène suppresseur de tumeur qui code pour les protéines qui réparent les cellules endommagées ou les éliminent de sorte qu'une cellule cancéreuse n'est pas née.
Enfin, en plus des changements génétiques provoqués par le tabagisme, le tabac peut aussi provoquer des changements "épigénétiques" dans les cellules pulmonaires. Les changements épigénétiques ne se réfèrent pas aux changements réels dans l'ADN d'une cellule, mais à la façon dont les gènes sont exprimés.
Faits sur la fonction des poumons de fumeur vs poumons en bonne santé: Physiologie
Tout comme de nombreux changements surviennent structurellement dans les poumons d'une personne qui fume, plusieurs changements ont également lieu au niveau fonctionnel. Les tests de fonction pulmonaire comparant ceux qui fument avec ceux qui ne fument pas montrent souvent des changements très tôt, même chez les adolescents qui fument, et longtemps avant que des symptômes se produisent.
Capacité pulmonaire dans les poumons de fumeur vs poumons sains
La capacité pulmonaire totale ou la quantité totale d'air que vous pouvez respirer en respirant le plus profondément possible est réduite en fumant de plusieurs façons. Fumer peut entraîner des dommages aux muscles de la poitrine réduisant l'expansion nécessaire pour prendre une grande respiration. L'élasticité du muscle lisse dans les voies aériennes est également affectée, et combinée à la perte d'élasticité, peut également limiter la quantité d'air respiré. Et à un niveau microscopique, quand moins d'alvéoles sont présentes, ou que l'air ne peut pas atteindre les alvéoles, l'apport de souffle est également affecté. Ces forces travaillent toutes ensemble pour diminuer la capacité pulmonaire.
En plus de la capacité pulmonaire, le tabagisme entraîne des difficultés à expirer le dioxyde de carbone qui est transféré des capillaires dans les poumons aux alvéoles. Comme indiqué ci-dessus, une diminution de l'élasticité des voies respiratoires plus grandes et une diminution du recul des alvéoles entraînent un piégeage de l'air. Cela entraîne une diminution du volume expiratoire forcé.
Heureusement, les chercheurs ont noté que l'un des avantages de cesser de fumer qui se produit après seulement deux semaines est une augmentation à la fois de la capacité pulmonaire et du volume expiratoire.
Échange d'oxygène dans les poumons d'un fumeur versus poumons en santé
Ce n'est pas seulement la capacité de l'oxygène à entrer et à descendre dans les alvéoles, ou même le nombre d'alvéoles saines présentes. L'oxygène qui atteint les alvéoles doit passer à travers la paroi cellulaire unique des alvéoles, puis à travers la double couche cellulaire des capillaires pour atteindre l'hémoglobine dans les globules rouges qui doivent être acheminés vers le reste du corps.
Comme indiqué ci-dessus, la fumée de cigarette peut affecter à la fois les alvéoles et la paroi des capillaires rendant plus difficile le passage de l'oxygène et du dioxyde de carbone entre les deux. Non seulement il y a moins de surface disponible pour l'échange de gaz, mais l'échange est compromis. Il est plus difficile pour l'oxygène de traverser les parois cicatricielles des alvéoles et des capillaires. La capacité de diffusion est un test de la fonction pulmonaire qui mesure la capacité d'un gaz à effectuer cette transition des alvéoles dans la circulation sanguine.
Autres changements physiologiques dans les poumons d'un fumeur
Il y a beaucoup plus de changements qui se produisent dans les poumons de quelqu'un qui fume, et ceux qui sont mentionnés ici ne touchent que la surface. Bien que certains de ces changements ne soient pas réversibles, il n'est jamais trop tard pour cesser de fumer pour minimiser les dommages et permettre à votre corps de réparer les dommages qui peuvent être restaurés et guéris.
The Bottom Line: Poumons d'un fumeur vs non-fumeur
L'examen de tous les changements structurels et fonctionnels dans les poumons d'une personne qui fume souligne l'importance du sevrage tabagique, même si ce ne sont pas seulement les poumons qui sont préoccupants. Il existe une multitude de maladies causées par le tabagisme, le tabac jouant un rôle dans presque tous les systèmes du corps. Ce n'est pas seulement le cancer du poumon qui est préoccupant. Jetez un oeil à cette liste de cancers causés par le tabagisme si vous vous sentez encore réticent à arrêter aujourd'hui.
Cesser de fumer: l'aide est disponible!
Heureusement, cesser de fumer à tout moment peut empêcher que d'autres dommages soient causés à vos poumons et réduire le risque de développer les maladies et les cancers liés à cette habitude. Nous savons que ce n'est pas facile. Mais c'est possible. Commencez dès aujourd'hui avec la leçon de cesser de fumer 101 - raisons de cesser de fumer afin de faire de cette tentative votre tentative finale et réussie de se débarrasser de l'habitude.
Sources:
Baglietto, L., Ponzi, E., Haycock, P. et al. Les changements de méthylation de l'ADN mesurés dans les prélèvements sanguins pré-diagnostiques sont associés au tabagisme et au risque de cancer du poumon. Journal international du cancer . 2016 Sep 15. (Epub avant impression).
Centres pour le Contrôle et la Prévention des catastrophes. Comment la fumée de tabac cause la maladie: la base biologique et comportementale de la maladie attribuable au tabagisme: un rapport du médecin-chef. 2010. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK53021/
Gibbons, D., Byers, L., et J. Kurie. Le tabagisme, la mutation p53 et le cancer du poumon. Recherche sur le cancer moléculaire . 2014. 12 (1): 3-13.