Adaptation

Cette section traite des effets cellulaires, mais les effets cellulaires et chimiques ne peuvent pas être séparés de manière pratique, car les cellules sont constituées d’une variété de produits chimiques de divers types. Des modifications chimiques intracellulaires spécifiques peuvent se produire sous forme de modifications de la cellule et peuvent affecter son apparence ou sa fonction. Les mécanismes réels conduisant à des dommages cellulaires sont généralement de nature biochimique.

Explication de l’adaptation

Pour maintenir l’homéostasie, les cellules et les tissus:

• « Faire face » aux nouvelles exigences qui leur sont imposées en s’adaptant constamment aux changements de l’environnement tissulaire.
• Sont généralement capables d’un degré incroyable d’adaptabilité cellulaire.
• S’adapter d’une manière qui peut être de nature bénéfique (physiologique) ou nuisible (pathologique).

Des exemples d’adaptation physiologique sont:

• Une augmentation des cellules musculaires squelettiques chez les athlètes due à l’exercice et à une demande métabolique accrue.
• L’augmentation du nombre et de la taille des cellules épithéliales dans les seins des femmes résultant d’une stimulation endocrinienne pendant la grossesse.

Lorsque ces cellules ou tissus sont endommagés, le corps tente de s’adapter et de réparer ou de limiter les effets nocifs. Souvent, les changements adaptatifs entraînent des cellules ou des organes qui ne peuvent pas fonctionner normalement. Cette adaptation imparfaite est un changement pathologique.

Des exemples d’adaptations pathologiques sont:

• Changements cellulaires chez les personnes qui fument des cigarettes: L’épithélium colonnaire cilié se transforme en épithélium squameux non cilié dans la trachée et les bronches des fumeurs de cigarettes. Le remplacement de l’épithélium squameux peut mieux résister à l’irritation de la fumée de cigarette. Cependant, la perte de cils et de sécrétions muqueuses de l’épithélium colonnaire diminue les mécanismes de défense trachéo-bronchique.
• Remplacement des cellules hépatiques normales par des cellules fibrotiques chez les alcooliques chroniques (appelée cirrhose du foie): Un foie gravement cirrhotique est incapable d’un métabolisme normal, d’un maintien de la nutrition et d’une détoxification des xénobiotiques.

Si le changement est mineur, une adaptation cellulaire peut en résulter et les cellules reviennent à la normale. Lorsque les dommages sont très graves, il peut en résulter une mort cellulaire ou une incapacité fonctionnelle permanente.

L’adaptation cellulaire aux agents toxiques comprend trois types de base:

1. Augmentation de l’activité cellulaire.
2. Diminution de l’activité cellulaire.
3. Altération de la morphologie cellulaire (structure et apparence) ou de la fonction cellulaire.

Types spécifiques d’adaptations cellulaires

Atrophie

L’atrophie est une diminution de la taille des cellules. Si un nombre suffisant de cellules est impliqué, le tissu ou l’organe peut également diminuer de taille. Lorsque les cellules s’atrophient, elles ont:

• Des besoins en oxygène réduits.
• Synthèse protéique réduite.
• Diminution du nombre et de la taille des organites.

Les causes les plus fréquentes d’atrophie sont une utilisation réduite des cellules, un manque de stimulation hormonale ou nerveuse, une diminution de la nutrition, une diminution du flux sanguin vers les tissus et un vieillissement naturel.

• Un exemple d’atrophie est la diminution de la taille des muscles et des cellules musculaires chez les personnes dont les jambes sont paralysées, dans un plâtre ou rarement utilisées comme lorsqu’un patient est alité.

Hypertrophie

L’hypertrophie est une augmentation de la taille des cellules individuelles. Cela se traduit souvent par une augmentation de la taille d’un tissu ou d’un organe. Lorsque les cellules hypertrophient, les composants de la cellule augmentent en nombre avec une capacité fonctionnelle accrue pour répondre à des besoins cellulaires accrus. L’hypertrophie survient généralement dans des situations où l’organe ou le tissu ne peut pas s’adapter à une demande accrue par la formation d’un plus grand nombre de cellules. Ceci est généralement observé dans les cellules musculaires cardiaques et squelettiques, qui ne se divisent pas pour former plus de cellules. Les causes courantes d’hypertrophie sont une augmentation du travail ou un stress exercé sur un organe ou une stimulation hormonale.

• Un exemple d’hypertrophie est l’augmentation compensatoire de la taille des cellules d’un rein après que l’autre rein a été retiré ou est dans un état malade.

Hyperplasie

L’hyperplasie est une augmentation du nombre de cellules dans un tissu. Cela se traduit généralement par un élargissement de la masse tissulaire et de la taille des organes. Il se produit uniquement dans les tissus capables de mitose tels que l’épithélium de la peau, de l’intestin et des glandes. Certaines cellules ne se divisent pas et ne peuvent donc pas subir d’hyperplasie, par exemple les cellules nerveuses et musculaires. L’hyperplasie est souvent une mesure compensatoire pour répondre à une augmentation des demandes corporelles. L’hyperplasie est une réponse fréquente à des agents toxiques et à des dommages aux tissus tels que des plaies ou des traumatismes. Dans la cicatrisation, l’hyperplasie du tissu conjonctif (par exemple, les fibroblastes et les vaisseaux sanguins) contribue à la réparation de la plaie. Dans de nombreux cas, lorsque le stress toxique est éliminé, le tissu revient à la normale. L’hyperplasie peut résulter d’une stimulation hormonale, par exemple une hypertrophie mammaire et utérine due à une augmentation de la production d’œstrogènes pendant la grossesse.

Métaplasie

La métaplasie est la conversion d’un type de cellule mature à un autre type de cellule mature. C’est un processus de remplacement cellulaire. Une réponse métaplasique se produit souvent avec une irritation et une inflammation chroniques. Il en résulte un tissu plus résistant au stress externe puisque les cellules de remplacement sont capables de survivre dans des circonstances où le type cellulaire d’origine ne pouvait pas survivre. Cependant, les changements cellulaires entraînent généralement une perte de fonction, qui a été effectuée par les cellules d’origine qui ont été perdues et remplacées.

Des exemples de métaplasie sont:

• La condition courante dans laquelle une personne souffre d’un reflux chronique d’acide de l’estomac dans l’œsophage (reflux gastro-œsophagien). Les cellules oesophagiennes normales (épithélium squameux) sont sensibles à l’acide chauffé au reflux et meurent. Ils sont remplacés par les cellules colonnaires de l’estomac qui résistent à l’acidité de l’estomac. Cette condition pathologique est connue sous le nom de « Œsophage de Barrett. »
• Le changement dans les cellules de la trachée et des bronches des fumeurs chroniques de cigarettes de l’épithélium colonnaire cilié à l’épithélium squameux stratifié non cilié. Les sites de métaplasie sont souvent également des sites de transformations néoplasiques. Les cellules de remplacement n’ont pas le mécanisme de défense effectué par les cils pour déplacer les particules vers le haut et vers l’extérieur de la trachée.
• Avec la cirrhose du foie, qui est une affection courante chez les alcooliques chroniques, les cellules hépatiques fonctionnelles normales sont remplacées par du tissu fibreux non fonctionnel.

Dysplasie

La dysplasie est une condition de changements cellulaires anormaux ou de croissance cellulaire perturbée dans laquelle les cellules sont structurellement modifiées en taille, en forme et en apparence par rapport au type cellulaire d’origine. Les organites cellulaires deviennent également anormaux. Une caractéristique commune des cellules dysplasiques est que les noyaux sont plus grands que la normale et que les cellules dysplasiques ont un taux mitotique plus élevé que les cellules normales précédentes. Les causes de la dysplasie comprennent l’irritation chronique et l’infection. Dans de nombreux cas, la dysplasie peut être inversée si le stress est éliminé et que les cellules normales reviennent. Dans d’autres cas, la dysplasie peut être permanente ou représenter un changement précancéreux.

• Un exemple de dysplasie est les cellules cervicales atypiques qui précèdent le cancer du col utérin. L’examen de routine des cellules cervicales est un test de dépistage de routine de la dysplasie et d’un éventuel cancer du col de l’utérus à un stade précoce (test de Papanicolaou).
• Le cancer survient au site du syndrome de Barrett et dans les bronches des fumeurs chroniques (carcinome épidermoïde bronchogénique).

Anaplasie

L’anaplasie fait référence aux cellules indifférenciées. Ils ont des noyaux irréguliers et une structure cellulaire avec de nombreuses figures mitotiques. L’anaplasie est fréquemment associée à des tumeurs malignes et sert de critère pour évaluer l’agressivité d’un cancer. Par exemple, un carcinome anaplasique est un carcinome dans lequel l’aspect cellulaire est passé de la cellule d’origine hautement différenciée à un type cellulaire dépourvu des caractéristiques normales de la cellule d’origine. En général, les cellules anaplasiques ont perdu les contrôles cellulaires normaux, qui régulent la division et la différenciation.

Néoplasie

La néoplasie est une nouvelle croissance de tissu et est communément appelée tumeur. Il existe deux types de néoplasie: bénigne et maligne. Les néoplasie malignes sont des cancers. Le cancer étant un problème médical aussi important et complexe, une section distincte est consacrée au cancer.

Interactions

Les interactions entre deux agents toxiques ou plus peuvent produire des dommages par des interactions chimiques-chimiques, des interactions chimiques-récepteurs ou par modification, par un premier agent, de la réponse cellulaire et tissulaire à un second agent. Des interactions peuvent se produire par exposition simultanée et si l’exposition aux deux agents est séparée dans le temps.

Les interactions chimiques-chimiques ont été principalement étudiées en toxicologie des polluants atmosphériques, où il a été démontré que l’effet néfaste de certains oxydants pouvait être renforcé en présence d’autres aérosols.

Des interactions au niveau du site récepteur ont été trouvées dans des expériences pulmonaires perfusées isolées. La tolérance à l’oxygène peut être un exemple, lorsque la pré-exposition à une concentration d’oxygène atténue l’exposition ultérieure à 100% d’oxygène en modifiant la composition cellulaire et enzymatique du poumon.

L’endommagement de la zone alvéolaire par l’hydroxytoluène butylé antioxydant (BHT) chez la souris peut être considérablement renforcé par une exposition ultérieure à une concentration d’oxygène qui, sinon, aurait peu ou pas d’effet démontrable.

L’interaction synergique entre le BHT et l’oxygène chez la souris entraîne une fibrose pulmonaire interstitielle. Une maladie pulmonaire aiguë ou chronique peut alors être causée non seulement par un agent, mais aussi dans de nombreux cas par l’interaction de plusieurs agents.