Diaphragme (organe)

Le diaphragme, terme anatomique créé par Gérard de Crémone[1], est un organe propre aux mammifères[2] constitué d'une cloison musculo-aponévrotique faite de muscles squelettiques entourant un centre tendineux unique, qui sépare la cavité thoracique des cavités de l'abdomen (parfois regroupées sous le terme "cavité abdominopelvienne" et comprenant la cavité abdominale vraie ainsi que la cavité péritonéale derrière le péritoine).

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Le rôle physiologique du diaphragme est fondamental dans la ventilation pulmonaire des mammifères. Il est le plus volumineux et le plus important des muscles inspiratoires : sa contraction, en créant une dépression dans la cavité thoracique, permet l'entrée d'air dans les voies respiratoires. Son relâchement permet à l'inverse l'expiration passive. La contraction du diaphragme est périodique et automatique[réf. nécessaire], sous contrôle d'efférences provenant du tronc cérébral. Chaque contraction du diaphragme initie un cycle respiratoire. La fréquence de sa contraction définit la fréquence respiratoire. Il est possible de modifier volontairement sa fréquence de contraction.

Anatomie

Le diaphragme constitue la face supérieure du caisson abdominal.

Vue inférieure du diaphragme humain. 1 : processus xiphoïde du sternum ; 2 : faisceau musculaire de la portion sternale ; 3 : centre phrénique ; 4 : hiatus œsophagien ; 5 : ligament arqué médian limitant l'hiatus aortique ; 6 : ligament arqué médial (arcade du muscle grand psoas) ; 7 : ligament arqué latéral (arcade du muscle carré des lombes) ; 8 : pilier tendineux gauche ; 9 : pilier tendineux droit ; 10 : Hiatus costoxiphoïdien (fente de Larrey) ; 11 : hiatus de la veine cave inférieure ; 12 : hiatus costolombaire ; 13 : muscle carré des lombes ; 14 : muscle grand psoas.

Constitution

Le diaphragme est un muscle digastrique formant une voûte convexe à ventres opposés : constitué de deux coupoles, droite et gauche, à convexité supérieure, il s'insère sur le contour de l'ouverture inférieure du thorax. Il est relié par une dépression fibreuse à concavité supérieure, le centre tendineux (ou centre phrénique), en forme de trèfle.

Il est innervé par le nerf phrénique qui naît des racines cervicales C3 C4 et C5.

Insertion

Les insertions sont de trois types :

  • sternales : par des faisceaux très courts, grêles. Ils délimitent la fente de Marfan, et sont bordés par les faisceaux costaux ;
  • costales :
    1. la face endothoracique des côtes
    2. du 7e au 9e cartilage costal
    3. la 10e côte
    4. sur l'arcade costale de la 1re côte flottante
    5. sur l'arcade du carré des lombes (qui devient le ligament arqué latéral)
    6. sur l'arcade du psoas (devenu ligament arqué médial dans la nomenclature internationale)
  • vertébrales : naissent de piliers fibreux
    1. Le pilier musculaire droit : se détache du pilier tendineux gauche en avant de la face antérieure de T12.
    2. Le pilier musculaire gauche : se détache du pilier tendineux droit en avant de la face antérieure de T12.

Les piliers tendineux droit et gauche s'insèrent sur les face antérieures de vertèbres lombaires.

  • Le pilier droit est le plus puissant et le plus long, il s'insère sur les corps vertébraux de T12 à L4 par des digitations.
  • Le pilier gauche s'insère sur les corps vertébraux de T12 à L3.
  • Au niveau de T12, les deux ligaments se recourbent vers la ligne sagittale médiane et se rejoignent, formant ainsi le ligament arqué médian.

S'organisent en piliers charnus droit et gauche. Les piliers fibreux droit et gauche sont reliés par des fibres médiovertébrales de Luschka.

Orifices du diaphragme (ou hiatus)

Le diaphragme est parsemé de 11 orifices dont 3 principaux[3] :

  1. Hiatus aortique : constitué par le décollement de la face circonférentielle de Th12 des piliers fibreux (formant ainsi le ligament arqué médian). Il permet de laisser passer l'aorte, qui de thoracique devient abdominale et le canal thoracique (conduit lymphatique).
  2. Hiatus œsophagien : constitué par les piliers charnus qui proviennent eux-mêmes des piliers fibreux. Situé à hauteur de Th10. Permet le passage de l'œsophage qui de thoracique devient abdominal et les nerfs pneumogastriques = nerfs vagues = Xe paire de nerfs crâniens (le droit en arrière le gauche en avant) (repère 4 sur l'illustration).
  3. Foramen de la veine cave inférieure = foramen quadrilatère, ou hiatus tendineux. La veine cave inférieure et le nerf phrénique droit passent de l'abdomen au thorax via cet orifice tendineux, à hauteur de Th9 (repère 11 sur l'illustration).

Mais aussi :

  • La fente de Larrey (ou trigone sterno-costal ou hiatus costoxiphoïdien ou trigonum sternocostalis, ou encore fente rétrosternale) : en avant du diaphragme (repère 10 sur l'illustration). Il permet de faire communiquer le médiastin et le diaphragme : il y a risque d'atteinte infectieuse à ce niveau (hernies).
  • entre les faisceaux intercostaux : passage des nerfs intercostaux.
  • entre les piliers fibreux : passage du nerf grand splanchnique et de la racine de la veine azygos.
  • entre les piliers accessoires : passage du nerf petit splanchnique et de la chaîne latérovertébrale.

Fonction

La contraction du diaphragme assure l'expansion de la cage thoracique et crée une dépression dans les poumons, entraînant une entrée d'air ou inspiration. L'expiration est passive, par décontraction du diaphragme. Pour un ordre d'idée, lorsque le diaphragme d'une personne s'abaisse d'1 cm, c'est 500 mL d'air qui entrent dans ses voies respiratoires.

Mécanisme inspiratoire
Mécanisme de la respiration.

Le mécanisme d'inspiration se décompose en deux phases :

  • la phase abdominale :
    elle résulte d'un aplatissement des coupoles, et d'un abaissement du centre phrénique, les points fixes étant les insertions sur la 10e côte, et a pour conséquence un appel d'air au niveau des poumons. Le mouvement étant dirigé vers le bas, les viscères abdominaux s'en trouvent comprimés : on observe alors un « gonflement du ventre », le muscle abdominal transverse jouant un rôle de contre appui ;
  • la phase thoracique :
    le centre phrénique devient le point fixe alors que les fibres continuent de se contracter en entraînant une élévation des côtes basses (les côtes basses étant à la base dirigées vers le bas, il suffit alors de les horizontaliser : c'est l'action du diaphragme). Cette élévation augmente le diamètre transversal et antéro-postérieur de la cage thoracique.

Pour que le centre phrénique devienne un point fixe lors de la contraction du muscle diaphragme, il doit prendre appui sur la masse viscérale qui a été préalablement comprimée lors de la phase dite abdominale. Une autre manière d'obtenir un point d'appui pour le centre phrénique est la position couchée sur le ventre, c'est-à-dire en décubitus ventral, on a là aussi une compression des viscères.

Mécanisme expiratoire

Au repos ou à faible activité, l'expiration est généralement passive et se caractérise par un relâchement des muscles éventuellement aidé par la gravité.

Il existe cependant diverses configurations organiques et contextes rendant l'expiration active (ex : phénomène "piston" chez les macropodidés pendant la course[4]) voire explosive (en particulier chez certains taxons marins comme les cétacés[5]).

Développement

Le diaphragme résulte de la fusion de quatre structures embryonnaires :

  • le septum transversum qui sépare la cavité cœlomique en cavité thoracique et cavité abdominale. Il aboutira au centre phrénique tendineux ;
  • les membranes pleuro-péritonéales ;
  • le mésoderme para-axial de la paroi du tronc qui aboutira avec les membranes pleuropéritonéales à la partie musculaire périphérique ;
  • le mésenchyme œsophagien qui constituera les piliers du diaphragme.

Pathologies connues

Troubles du fonctionnement
  • Contraction diaphragmatique chronique ou syndrome chronique d'hyperventilation, dit « maladie du soupir », aussi mal nommé « spasmophilie » : ce syndrome est d'origine psychosomatique[réf. nécessaire]. Il peut être lié au stress, à l'angoisse, à un choc émotionnel, etc. et se traduit physiologiquement par un « blocage » du diaphragme dont les filaments d'insertion restent contractés.
    Parallèlement au traitement de la cause du trouble psychologique proprement dit, ce syndrome peut être apaisé par l'apprentissage des techniques de la respiration abdominale aussi utilisée en plongée, en chant, en travail scénique, en musique instrumentale à vent, en arts martiaux, en yoga, en sophrologie, en équitation centrée, etc. et qui consiste principalement en un travail d'assouplissement et d'étirement du diaphragme.

Notes et références
  1. (en) Luis-Alfonso Arráez-Aybar, José-L. Bueno-López et Nicolas Raio, « Toledo School of Translators and their influence on anatomical terminology », Annals of Anatomy - Anatomischer Anzeiger, vol. 198,‎ , p. 21–33 (DOI 10.1016/j.aanat.2014.12.003, lire en ligne, consulté le )
  2. « A new scenario of the evolutionary derivation of the mammalian diaphragm from shoulder muscles »(en)
  3. Cours du Pr Canovas, Faculté de médecine de Montpellier
  4. « How does a hopping kangaroo breathe? »(en)
  5. « A review of cetacean lung morphology and mechanics »(en)

Voir aussi

Article connexe

Liens externes
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