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Physiologie du foetus


La grossesse : comment le fœtus "greffe" est-il toléré ?
Le fœtus est un greffon qui ne possède qu'une semi-identité HLA avec la mère. Il est pourtant toléré. Diverses raisons ont été invoquées pour cette tolérance, absence d'antigénicité des tissus fœtaux ? En fait, les tissus embryonnaires sont antigéniques dès le 7-8ème jour. D'autre part, le fœtus humain dispose d'une réaction immunitaire à partir de la 22ème semaine.
dépression immunitaire de la mère ? très discrète, ne rend pas compte d'une tolérance, discrète dépression de l’immunité à médiation cellulaire (mais des greffons cutanés sont rejetés avec seulement un léger retard), discrète baisse des Ig par hémodilution. La présence d'Ac facilitants jouerait un rôle important dans la tolérance du fœtus. On utilise même des IgG2 élués des placentas, pour prévenir le rejet des greffes.
L'utérus n'est pas un site protégé.
Rôle important du trophoblaste dans cette tolérance : non antigénique (ses Ag HLA sont masqués par un glycocalix riche en sialomucines, hormis le HLA-G), cette absence de molécules molécules HLA de classe I (que reconnaissent les lymphocytes T cytotoxiques), explique l’absence de réaction lymphocytaire T, mais expose normalement à l’action des cellules NK. Rôle protecteur de HLA-G vis-à-vis des NK naturelles, par interaction entre 2 partenaires : HLA-G sur la cellule cible et le récepteur KIR (killing inhibitory receptor) situé sur la cellule NK.
IL sécrète des substances anti-phagocytaires, qui empêchent l'action des macrophages, oppose une barrière sélective aux Ac maternels, ne transportant activement que les IgG mais pas celles douées d'activité anti-HLA. Les lymphocytes maternels ne franchissent pas le trophoblaste, la réactivité des lymphocytes T serait bloquée par l'alpha-fœtoprotéine.
Le fait que l'œuf soit une greffe homologue a des conséquences
Sur le placenta : l'épaisseur du trophoblaste et de la couche fibrinoïde varie selon l'incompatibilité antigénique, très mince dans les grossesses syngéniques, épaisse lorsque le fœtus possède beaucoup d'Ag HLA différents.
L'action des Ac anti-HLA se traduit par une augmentation du poids du placenta et une croissance fœtale plus rapide.
Chez la mère : son état immunitaire est modifié, la diminution de l’immunité à médiation cellulaire favorise les maladies virales, fungiques et la tuberculose, avec la présence d'Ac facilitants, elle peut accélérer le développement des cancers, mais elle améliore les mala­dies auto-immunes (au moins pendant la grossesse).
Elle peut s'immuniser contre divers Ag fœtaux, surtout à la suite du passage de sang fœtal dans la circulation mater­nelle (Ag HLA, à l'origine d'Ac circulants de rejet de greffe, Ag érythrocytaires, en particulier du système rhésus)
Chez le fœtus : le passage d'IgG maternelles, chez le fœtus, est respon­sable : de la lyse des hématies fœtales par des Ac, en particu­lier dans le système rhésus, en cas de maladies auto-immunitaires chez la mère, de manifestations analogues chez le nouveau-né (en parti­culier dans le lupus érythémateux),
Les seuls Ac HLA susceptibles de franchir le placenta sont des Ac anti-rein, responsables de malformations fœtales de divers viscères.
 
Appareil circulatoire : La circulation fœtale amène le sang oxygéné de la circulation placentaire aux organes, la petite circulation n’ayant pas de rôle propre. Ceci est possible grâce à 3 entités vasculaires propres à la vie fœtale : le ductus venosus (DV) ou canal d’Arantius, l’ostium secundum (ou foramen ovale) et le canal artériel.
Ces « shunts » permettent au sang provenant de la veine ombilicale de court-circuiter la circulation hépatique porte (DV) et de passer principalement de l’oreillette droite vers l’oreillette gauche (foramen ovale), puis le ventricule gauche.
Finalement, le canal artériel permet au contingent désoxygéné de court-circuiter le territoire des troncs artériels supra-aortiques pour emprunter directement l’aorte descendante.
Retour veineux :
Le sang arrivant par la veine cave inférieure a 2 origines :
– un contingent drainant le réseau iliaque, rénal, mésentérique et hépatique droit, qui longe la partie latérale de la VCI, et dont une grande proportion traverse la valve tricuspide ;
– un contingent oxygéné provenant de la circulation ombilicoplacentaire, court-circuitant la circulation porte hépatique en empruntant le DV et la veine hépatique gauche avant d’arriver dans la VCI.
Ce contingent veineux riche en oxygène emprunte la partie médiale de la veine cave inférieure de par l’angle de raccordement du DV avec la veine cave inférieure et traverse majoritairement l’ostium secundum.
Les 2 contingents veineux ne se mélangent que très peu. Le sang provenant du DV est composé à 98 % de sang provenant de la veine ombilicale et à 2 % de sang provenant de la veine porte.
Le sang provenant du DV emprunte la circulation gauche (ou grande circulation), irriguant les artères coronaires, puis monte dans l’aorte ascendante et la circulation cérébrale avant de gagner le reste de la circulation systémique.
Dans des conditions physiologiques, le sang provenant du placenta arrive par la veine ombilicale puis se répartit pour environ 40 % dans la circulation hépatique et 60 % dans le DV puis directement dans la veine cave inférieure.
Le ventricule droit envoie 13 % de son débit vers la circulation pulmonaire et 87 % vers le canal artériel.
Du canal artériel, deux tiers vont vers la circulation placentaire et un tiers vers le reste des tissus fœtaux.
Le ventricule gauche envoie la grande majorité de son volume d’éjection vers les tissus fœtaux des territoires brachiocéphaliques.
Il n’y a que 30 % du flux qui traverse l’isthme aortique, avec en aval 20 % pour la circulation placentaire et 10 % pour les tissus périphériques.
Au total, environ 20 % du sang oxygéné provenant de la veine ombilicale retourne directement au placenta, environ 50 % du sang provenant de la veine cave inférieure sous-hépatique revient aux tissus sans passer par le placenta.
Finalement, environ 45 % du sang désaturé provenant de la veine cave supérieure revient dans les tissus sans passer par le placenta.
La pression partielle en O2 dans le sang du DV est environ de 20-25 mmHg en situation physiologique.
La P50 (pression partielle en O2 pour que l’hémoglobine soit saturée à 50 %) est beaucoup plus élevée chez le fœtus que chez l’adulte.
Ceci permet au fœtus de capter plus d’O2 dans la circulation placentaire.
Veine cave supérieure : contient le contingent sanguin le plus désaturé en oxygène, provenant de la partie supérieure du fœtus. Ce sang devrait retourner en priorité vers le placenta pour être réoxygéné. Le trajet du sang dans l’oreillette droite en provenance de la veine cave supérieure se dirige en bas et en avant, afin que la quasitotalité de ce contingent traverse la valve tricuspide et aille dans le ventricule droit, pour être dirigé vers l’artère pulmonaire et le canal artériel et rejoindre l’aorte descendante et le placenta. Le contingent sanguin du sinus coronaire emprunte le même trajet que celui de la veine cave supérieure.
Cette organisation des flux n’est possible que parce que les résistances pulmonaires sont élevées et que le canal artériel existe et est bien positionné.
Le ventricule droit éjecte du sang désaturé et le ventricule gauche du sang oxygéné. Le ventricule droit prédomine chez le fœtus humain.
Les capacités d’adaptation à l’hypoxie du système cardiovasculaire passent par un meilleur aiguillage du sang oxygéné vers les organes nobles : le cerveau, le coeur et les surrénales au détriment des autres organes.
Cette adaptation est vasculaire et non cardiaque car les capacités d’adaptation de la fonction cardiaque sont minimes.
Appareil respiratoire :
Stade embryonnaire : apparition du bourgeon pulmonaire et début de division, le 6ème arc branchial donne le canal artériel. Les cellules épithéliales (du revêtement épithélial trachéal, bronchique et alvéologlandulaire) interagissent avec les cellules d’origine mésenchymateuse (système bronchique).
Stade pseudoglandulaire : il s’étend de la SA 8 à 16, la division de l’arbre bronchique se complète et sera de l’adulte, le cartilage débute autour des grosses bronches, avec le muscle lisses et les axes vasculaires et lymphatiques majeurs.
Les cellules ciliées apparaissent vers la 15ème SA.
Stade canaliculaire ou bronchiolaire : il s’étend environ de SA 17 à 27. Les acini, unités fonctionnelles pulmonaires, se mettent en place. Le réseau capillaire s’étend et envahit les acini progressivement. La différenciation entre pneumocytes de types I et II se fait vers 22 SA. C’est pendant cette phase qu’une altération du développement par hyperpression intrathoracique interne ou externe, ou encore par absence de liquide amniotique, donne un risque d’hypoplasie pulmonaire maximal (principalement de 17 à 25 SA). Le développement pulmonaire dépend du liquide amniotique. L’anamnios entraîne une hypoplasie pulmonaire sévère par manque de liquide amniotique et non par l’étiologie de l’anamnios. En effet, sur des jumeaux diamniotiques (mono- ou dichoriaux) avec l’un en obstruction urinaire complète, celui en anamnios développe une hypoplasie majeure et meurt rapidement à la naissance alors que le fœtus avec liquide amniotique normal a une fonction respiratoire normale à la naissance (sur grossesse gémellaire monoamniotique, le jumeau atteint présente un développement pulmonaire normal).
Stade sacculaire terminal : il s’étend jusqu’à environ 35 SA. Les saccules se forment et sont tapissés de pneumocytes.
Stade alvéolaire : après 35 SA. Les alvéoles déjà présentes, se multiplient rapidement pour atteindre plusieurs millions avant la naissance.
Le développement du poumon n’est pas terminé pour autant. Les alvéoles vont continuer à se multiplier pour augmenter la surface d’échange disponible.
Surfactant fabriqué par les pneumocytes de type II puis stocké dans leur cytoplasme (sous forme de corps lamellaires), le surfactant est la clé de voûte de la physiologie respiratoire au moment de la naissance. Le surfactant est une substance tensioactive à la surface des alvéoles in utero qui empêche l’atélectasie lors de la première inspiration à la naissance, permet un bon déplissage des alvéoles lors de l’inspiration, et surtout empêche le collapsus des alvéoles lors de l’expiration. Le surfactant essentiel à la respiration apparaît tard dans la grossesse, au cours du 3ème trimestre.
En l’absence de surfactant à la naissance, le nouveau-né développe une maladie des membranes hyalines (détresse respiratoire aiguë néonatale).
Les glucocorticoïdes (cortisol fœtal sécrété en quantité suffisante vers 34-35 SA) stimulent la synthèse d’acides gras dans le poumon et augmentent la synthèse des composants du surfactant. C’est pourquoi on les utilise si menace d’accouchement prématuré avant 34 SA (bêtaméthasone / dexaméthasone par voie parentérale maternelle (passent la barrière placentaire)).
Un traitement par surfactant exogène des nouveau-nés prématurés en détresse respiratoire est utilisé en postnatal par instillation bronchique directe.
Mouvements fœtaux : Le fœtus bouge in utero, l’absence de mouvements ressentis par la mère en 2ème moitié de grossesse est un signe clinique inquiétant.
La succion et le bâillement sont présents in utero de façon physiologique. Bien connus des échographistes, ils apparaissent probablement dès la fin du 1er trimestre.
Mouvements respiratoires : Lors de l’inspiration, contrairement à ce que l’on observe dès la naissance, la cage thoracique se déprime lorsque le diaphragme s’abaisse in utero.
La fréquence des mouvements respiratoires varie en fonction du terme et d’autres paramètres, tel la glycémie maternelle.
Manning, s’est basé en partie sur les mouvements fœtaux en échographie pour établir un profil biophysique et apprécier le bien-être fœtal.
Il a pris en compte les mouvements respiratoires, les mouvements des membres, le tonus, la quantité de liquide amniotique et des phases d’accélérations du rythme cardiaque fœtal au test aux ocytociques.
Neurologie :
Audition : Les 3 osselets de l’oreille moyenne sont les seuls os à atteindre leur taille définitive au cours de la vie fœtale. Les fœtus entendent les sons extérieurs auxquels ils réagissent par des accélérations de leur fréquence cardiaque et des mouvements actifs (dont clignement des paupières dès 24-25 SA (constant dès 28 SA)).
Endocrinologie :
Les surrénales atteignent leur taille adulte en fin de grossesse, avec activité > celle de la vie adulte. Après la naissance, leur taille diminue pour atteindre 50 % à 1 mois de vie.
L’ACTH (adrenocorticotrophic hormone) ne traversant pas la barrière placentaire, l’activité surrénalienne n’est soumise qu’à l’ACTH fœtale, donc à l’intégrité de l’axe hypothalamohypophysaire fœtal (si anencéphalie, petites surrénales dès 16 SA).
Au cours de la grossesse, les surrénales sécrètent principalement de la D5-3bhydroxystéroïde, qui est métaboliquement inactive. Le placenta ne peut pas produire des stéroïdes de novo.
Le cholestérol maternel est transformé en progestérone par le placenta, qui fabrique également les précurseurs nécessaires à la synthèse d’androgènes par le fœtus.
La DHA-SO4 (déhydroépiandrostérone) fœtal est transformé par le placenta en oestrogènes.
C’est donc l’unité fœto-placento-maternelle qui produit la progestérone et les oestrogènes au cours de la grossesse.
Les systèmes thyroïdiens maternel et fœtal sont indépendants au cours de la grossesse. La TSH et la T3 ne passent pas le placenta, alors que la T4 ne passe que très peu.
Les taux de TSH circulants dans le plasma fœtal s’élèvent dès le 1er trimestre de la grossesse, mais les taux de T3 circulants ne vont s’élever progressivement qu’à partir de 30 SA pour atteindre des taux maximaux en prénatal.
L’élévation des taux plasmatiques de T4 est plus précoce, mais ils atteignent également des valeurs maximales en toute fin de grossesse.
Le rôle des hormones thyroïdiennes au cours de la vie fœtale est important sur la croissance fœtale directement et indirectement en stimulant différents facteurs de croissance. L’hypothyroïdie fœtale est responsable d’un retard de croissance in utero.
L’hyperthyroïdie, souvent sur Basedow maternel avec passage transplacentaire d’Ac stimulants, provoque un RCIU (mais relation directe non évidente car beaucoup de mères hyperthyroïdiennes ont une pré-éclampsie, tachycardie fœtale et anasarque d’origine non immunologique).
La sécrétion de growth hormone est mixte, fœtale et placentaire (absence de RCIU après hypophysectomie chez l’animal).
Hématologie : Les GR apparaissent vers J 22 de la vie embryonnaire, en même temps que le début des battements du tube cardiaque. L’érythropoïèse est initialement extraembryonnaire dans la vésicule vitelline (érythropoïèse mésodermique). Vers 6 à 8 SA, l’érythropoïèse s’effectue dans le foie et probablement la rate (phase hépatique) et ce jusqu’à la fin du 2ème trimestre de grossesse. Vers 20 SA : érythropoïèse médullaire efficace qui devient la principale source d’érythropoïèse progressivement (phase médullaire), alors que la production hépatique chute.
Le taux d’Hb augmente progressivement au cours des 2 premiers trimestres (hypoxie relative physiologique fœtale). Le taux d’Hb fœtale à terme est d’environ 160 à 170 g/L.
Les cellules responsables de la réponse immunitaire sont issues, comme les autres éléments figurés du sang, des cellules souches pluripotentes. Le nombre de granulocytes augmente avec le terme. Les lymphocytes T sont dépendants du thymus, organe lymphoïde majeur dans la vie fœtale, pour acquérir la capacité immunologique. Les lymphocytes T peuvent être retrouvés dans le thymus fœtal dès 7 SA. Les lymphocytes B vont subir une modification de leur génome, et principalement des gènes des immunoglobulines, permettant d’acquérir la diversité nécessaire au bon déroulement de la maturation du système immunitaire (tolérance et réaction immunologique aux antigènes étrangers).
Les lymphocytes pré-B sont retrouvés dans le foie fœtal et vont passer dans la moelle avec les autres lignées sanguines pour donner les lymphocytes B immatures, puis matures.
L’hémostase fœtale (coagulation, fibrinolyse ou anticoagulation) est différente de celle de l’enfant ou de l’adulte. Les taux de fibrinogène sont plus bas chez le fœtus que chez le NN.
Les facteurs de la coagulation vitamine K-dépendants (II, VI, IX et X) ont des taux plasmatiques qui augmentent avec le terme. Les taux du NN sont < ceux de l’enfant plus âgé.
Les taux de ces facteurs ne sont pas corrigés par l’apport de vitamine K car leur déficit physiologique est la conséquence probablement d’une immaturité hépatique.
Certains facteurs non vitamine K-dépendants, comme les facteurs V et VIII, n’ont pas des taux autant diminués au cours de la vie fœtale. Ces derniers peuvent même être normaux.
Les facteurs anticoagulants (protéines S et C, antithrombine III) ont des taux plasmatiques diminués au cours de la vie fœtale. Ces taux s’élèvent progressivement avec la durée de la gestation.
Appareil digestif :
Les mouvements de succion débutent très tôt au cours de la grossesse, probablement en fin de 1er trimestre, mais ne sont des mouvements de succion matures qu’en fin de grossesse, après 36 SA. Les mouvements de déglutition débutent plus tôt que les mouvements de succion auxquels ils ne sont pas forcément associés in utero. La déglutition du liquide amniotique débute probablement vers 15-20 SA.
L’estomac sert de réservoir au liquide amniotique dégluti et aux sécrétions gastriques car il est visualisé dès le 1er trimestre de grossesse comme une image anéchogène.
L’acidité gastrique débute vers le 4ème mois de grossesse.
Le pancréas : l’insuline et les enzymes digestives sont identifiables dans les îlots bêta et les autres cellules dès la fin du 1er trimestre. L’amylase, salivaire et pancréatique, peut être retrouvée dans le liquide amniotique en début de 2ème trimestre.
La vésicule biliaire est visualisable dès 18 à 20 SA.
Le foie gauche est plus gros (de 10 %) que le foie droit au cours de la vie fœtale, en rapport avec sa vascularisation (arrivée de la veine ombilicale et départ du sinus porte avant qu’elle ne donne le DV).
Reins, voies excrétrices urinaires et échanges hydroélectrolytiques :
La fonction rénale chez le fœtus est assurée en grande partie par le placenta et les échanges transmembranaires. C’est en 2ème moitié de grossesse que les reins fœtaux commencent à être fonctionnels.
La filtration glomérulaire est basse durant la vie fœtale et augmente avec le terme. La maturation de la fonction glomérulaire dépend : de la néphrogenèse (qui se poursuit jusqu’à 35 SA environ), des modifications vasculaires rénales, de l’augmentation de la fonction des néphrons superficiels (gradient fonctionnel corticomédullaire) et des modifications des mécanismes d’ultrafiltration.
Fonction tubulaire : réabsorption de sodium + faible chez le fœtus que chez l’adulte par baisse de la sensibilité à la vasopressine (dont la synthèse est cependant suffisante) des tubules collecteurs. Immaturité des systèmes de transport de l’urée, du sodium et du chlore.
Les capacités de concentration des urines sont plus faibles chez le fœtus que chez l’adulte.
Avant 20 SA, les productions de liquide par les systèmes urinaires et pulmonaires fœtaux sont minimes et la majorité de ce liquide provient d’un passage transmembranaire.
La diurèse fœtale est d’environ 0,1 mL/min à 20 SA et va s’élever au troisième trimestre de la grossesse jusqu’à 0,5 à 1 mL/min.
Dans la deuxième moitié de la grossesse, la diurèse fœtale et les sécrétions de liquide pulmonaire constituent l’essentiel de la production de liquide amniotique (50 % du poids fœtal/j).
Un cycle de diurèse fœtale complet à 20-24 SA est d’environ 30 minutes.


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