1. Le liquide interstitiel : un compartiment en renouvellement
Ce liquide est produit principalement à partir des échanges entre les microvaisseaux et l’espace extracellulaire. En effet, une partie du liquide traverse la paroi microvasculaire et rejoint l’interstitium. Il entre alors en contact avec la matrice extracellulaire et les cellules.
Ce liquide contient notamment :
- eau ;
- ions ;
- nutriments ;
- oxygène et dioxyde de carbone dissous ;
- protéines ;
- molécules de signalisation ;
- produits issus du métabolisme cellulaire.
L’interstitium comprend donc une phase fluide, une matrice extracellulaire, des solutés et des cellules résidentes. Par ailleurs, les modifications de ce microenvironnement peuvent influencer le fonctionnement des cellules et les échanges locaux (Wiig & Swartz, 2012).
Le liquide interstitiel n’est toutefois pas un volume homogène. Sa composition et sa mobilité peuvent varier selon le tissu. Son activité métabolique, sa vascularisation, sa matrice extracellulaire et ses voies de récupération jouent également un rôle.
2. Formation et récupération
La formation du liquide interstitiel résulte principalement des échanges transcapillaires. Ces échanges sont notamment influencés par les pressions hydrostatiques et oncotiques. La perméabilité de la paroi et les propriétés de l’interstitium jouent également un rôle.
Dans de nombreux tissus, une faible filtration nette persiste à l’état stationnaire. L’excédent de liquide interstitiel et les macromolécules extravasées sont alors principalement recueillis par les vaisseaux lymphatiques. Une réabsorption capillaire peut néanmoins survenir transitoirement, ou dans certains territoires spécialisés (Levick & Michel, 2010 ; Wiig & Swartz, 2012).
Il faut souligner que la récupération lymphatique ne signifie pas que le système lymphatique « aspire » simplement le liquide interstitiel. En réalité, elle dépend de différences de pression, de la perméabilité des lymphatiques initiaux, et de la structure des jonctions endothéliales. Plus loin dans le réseau, elle dépend aussi de l’activité contractile des vaisseaux collecteurs (Negrini & Moriondo, 2011 ; Scallan et al., 2016).
Le renouvellement interstitiel résulte donc d’un équilibre entre :
- formation du liquide ;
- échanges avec les cellules ;
- déplacements dans la matrice ;
- récupération par les lymphatiques ;
- retour ultérieur vers la circulation générale.
3. L’interstitium comme milieu poreux et hydraté
Le liquide interstitiel se déplace dans un environnement qui n’est pas comparable à un tuyau vide. En effet, la matrice extracellulaire forme un réseau complexe de fibres, de macromolécules et d’espaces hydratés.
La mobilité du liquide dépend notamment :
- porosité du réseau ;
- tortuosité ;
- densité des fibres ;
- quantité d’eau associée aux macromolécules ;
- perméabilité locale ;
- pression interstitielle ;
- interactions entre le fluide et la matrice.
La matrice peut donc opposer une résistance variable aux déplacements du liquide et des solutés. Elle peut également retenir temporairement certaines molécules ou modifier leur distribution locale (Fan et al., 2014).
À l’inverse, le déplacement du liquide interstitiel peut en retour modifier les propriétés mécaniques du tissu. Il existe ainsi un couplage entre la phase fluide et la phase solide de la matrice.
4. Les gradients de pression
Le liquide interstitiel se déplace lorsque des différences de pression ou de potentiel existent entre plusieurs régions du tissu.
Ces gradients peuvent être créés ou modifiés par :
- filtration microvasculaire ;
- variations de pression dans les capillaires ;
- collecte par les lymphatiques initiaux, susceptible de contribuer au maintien de gradients locaux de pression et d’écoulement ;
- déformation du tissu ;
- contraction musculaire ;
- mouvements respiratoires ;
- pulsations vasculaires ;
- compression externe.
Par ailleurs, la pression interstitielle ne dépend pas uniquement de la quantité de liquide présente. Elle dépend également de la compliance de l’interstitium et des propriétés de la matrice. La possibilité pour le liquide de se déplacer ou d’être récupéré compte aussi.
En ce sens, Reed et Rubin montrent que la pression interstitielle et les propriétés de la matrice extracellulaire participent aux échanges transcapillaires. Ils soulignent également leur rôle dans la régulation du compartiment interstitiel (Reed & Rubin, 2010).
Il faut toutefois éviter d’assimiler toute pression externe à un mécanisme de drainage. Certes, une pression appliquée sur un tissu peut déplacer localement du fluide. Son effet dépend cependant de sa durée, de sa surface et de sa direction. La déformabilité du tissu et les voies disponibles pour la redistribution comptent également.
5. Compression et décompression
Lorsqu’un tissu est comprimé, son volume, sa forme et la distribution de ses fluides peuvent être modifiés. Une partie du liquide peut ainsi se déplacer vers des régions voisines, ou vers des espaces où la pression est plus faible.
À l’inverse, lors de la décompression, les tissus peuvent récupérer totalement ou partiellement leur configuration antérieure. Le liquide peut alors se redistribuer dans le réseau extracellulaire.
Toutefois, ces phénomènes ne sont pas instantanés et ne sont pas nécessairement parfaitement réversibles. En effet, la réponse dépend :
- vitesse de la charge ;
- durée de la compression ;
- fréquence des cycles ;
- structure du tissu ;
- teneur en eau ;
- perméabilité de la matrice ;
- état des vaisseaux et des lymphatiques.
Par exemple, une modélisation poroélastique de l’interaction entre liquide interstitiel et matrice, sous indentation confinée, montre que les phases de chargement et de déchargement peuvent s’accompagner de déplacements fluides de directions opposées. Elle indique également que les variations de pression sont particulièrement importantes sous la zone d’application de la charge (Lu & Wang, 2008).
Ces résultats permettent de parler d’un couplage entre déformation solide et déplacement fluide. En revanche, ils ne permettent pas de conclure à une circulation uniforme ou à un drainage systématique.
6. Le rôle des mouvements tissulaires
Les mouvements des tissus peuvent modifier les volumes, les pressions et les gradients locaux. À cet égard, plusieurs sources mécaniques peuvent intervenir :
- contractions musculaires ;
- mouvements respiratoires ;
- pulsations artérielles ;
- variations de tension des tissus ;
- mouvements des organes ;
- changements d’appui ;
- déformations liées à l’activité quotidienne.
Les lymphatiques initiaux, en particulier, ne possèdent pas le même dispositif contractile que les vaisseaux lymphatiques collecteurs. Ils dépendent notamment des mouvements et des contraintes exercés par les tissus environnants.
À ce sujet, Negrini et Moriondo indiquent que les gradients de pression entre l’interstitium et les lymphatiques initiaux peuvent être influencés par les mouvements tissulaires et l’activité musculaire. Les pulsations cardiaques et la respiration jouent également un rôle (Negrini & Moriondo, 2011).
Dans les vaisseaux lymphatiques collecteurs, la propulsion dépend également de contractions intrinsèques de la paroi et du fonctionnement des valvules. Le déplacement de la lymphe résulte donc de la combinaison de forces extrinsèques et intrinsèques (Scallan et al., 2016).
Par exemple, les mouvements respiratoires constituent l’une de ces forces extrinsèques. Lors d’une inspiration spontanée, l’abaissement du diaphragme diminue la pression intrathoracique, tandis que la pression abdominale augmente généralement. Ces variations cycliques peuvent alors modifier régionalement les gradients de pression. Elles peuvent ainsi contribuer à la progression de la lymphe, en association avec les contractions propres des collecteurs et le fonctionnement de leurs valvules. Leur effet dépend toutefois de la région considérée, de la posture, de l’amplitude respiratoire et des propriétés mécaniques des tissus environnants (Negrini & Moriondo, 2011 ; Scallan et al., 2016).
7. Le rôle spécifique de la contraction musculaire
Tout d’abord, la contraction musculaire ne doit pas être confondue avec un simple déplacement passif du tissu.
En effet, les contractions peuvent modifier activement la géométrie locale, comprimer certains espaces et créer des variations de pression. De ce fait, ces variations sont susceptibles d’influencer le déplacement des fluides et la formation de lymphe.
Sur ce point, les travaux sur la biomécanique lymphatique montrent que les lymphatiques situés dans les tissus musculaires peuvent subir des cycles de compression et d’expansion. Ces cycles sont liés aux contraintes exercées par le tissu environnant (Negrini & Moriondo, 2011).
Cependant, l’efficacité de ce mécanisme dépend de la nature du mouvement, de son amplitude et de sa durée. La localisation du tissu et la fonction des vaisseaux lymphatiques comptent également. Il ne suffit donc pas d’affirmer que tout mouvement « pompe » automatiquement le liquide interstitiel.
En somme, les contractions musculaires peuvent contribuer à modifier les pressions tissulaires et à soutenir certains mécanismes de déplacement et de récupération des fluides.
8. Mobilité interstitielle et échanges cellulaires
Le déplacement du liquide interstitiel peut contribuer au transport local de nutriments et à l’évacuation de certains produits du métabolisme. Il peut également modifier les conditions dans lesquelles les cellules reçoivent des signaux chimiques ou mécaniques.
Dans les tissus avasculaires, comme le cartilage articulaire adulte, les échanges avec les cellules reposent notamment sur le transport des solutés par diffusion et par convection à travers la matrice extracellulaire. En outre, la contribution relative de ces mécanismes dépend des propriétés du soluté, de la matrice et du chargement mécanique (Yao & Gu, 2007).
La convection entraîne les solutés avec le déplacement global du liquide, tandis que la diffusion contribue à leur redistribution selon leurs gradients de concentration. Ces deux mécanismes peuvent donc agir simultanément, sans être équivalents.
Le liquide interstitiel ne doit donc pas être considéré comme un simple déchet en attente d’évacuation. Il constitue plutôt un compartiment fonctionnel, dans lequel se produisent des échanges entre la matrice, les cellules et les réseaux de transport.
9. Ce que cela change pour la position assise
La position assise exerce des contraintes sur les tissus mous et modifie localement leur forme. Une charge prolongée peut ainsi influencer :
- déformation du tissu ;
- pression interstitielle ;
- distribution locale des fluides ;
- conditions de perfusion ;
- possibilités de récupération du liquide ;
- pressions d’interface.
À ce propos, les études de Makhsous montrent que la conception du siège et certaines manœuvres expérimentales de décharge peuvent modifier la distribution des pressions. Elles montrent aussi une modification de la perfusion mesurée dans les tissus fessiers (Makhsous et al., 2007, 2012). Ces études documentent ainsi les conséquences locales de configurations mécaniques particulières. Elles ne permettent toutefois pas d’isoler le rôle propre du liquide interstitiel, de la matrice extracellulaire, ou de micromouvementsMicro-mouvementsDéplacements de faible amplitude pouvant participer aux ajustements posturaux continus et faire varier les appuis et les contraintes sans changement complet de position.Lire la fiche complète : Micro-mouvements spontanés.
Une position assise durablement maintenue peut donc réduire les changements de configuration mécanique dans une région donnée. Il est cependant préférable d’éviter l’expression « stagnation des fluides », qui suggère un arrêt complet des échanges.
En d’autres termes, une charge soutenue dans le temps, associée à des possibilités limitées de repositionnement, peut modifier localement les pressions et les déformations. Les conditions de renouvellement du liquide interstitiel en dépendent également.
10. Ce qu’il faut retenir
En résumé, le liquide interstitiel est un compartiment dynamique. Il est formé par les échanges microvasculaires et se déplace dans un réseau matriciel hydraté. Il échange avec les cellules et est ensuite progressivement récupéré par les lymphatiques.
Sa mobilité dépend :
- gradients de pression ;
- filtration ;
- matrice extracellulaire ;
- déformations tissulaires ;
- contractions musculaires ;
- respiration ;
- pulsations vasculaires ;
- fonction lymphatique.
Certes, le mouvement ne constitue pas l’unique moteur des échanges interstitiels. Il peut néanmoins modifier les pressions, les volumes et les conditions locales de déplacement des fluides.
Cette conclusion permet donc d’éviter deux erreurs : parler d’un drainage mécanique automatique, ou considérer que l’immobilité supprime immédiatement tous les échanges.
Bilan de l’article
En définitive, le liquide interstitiel constitue une interface mobile entre les microvaisseaux, la matrice extracellulaire et les cellules. Il n’est ainsi ni un espace vide, ni un réservoir immobile.
Sa formation dépend des échanges transcapillaires, tandis que sa mobilité dépend des gradients, des propriétés du réseau matriciel et des déformations du tissu. Enfin, sa récupération implique les lymphatiques, dont le fonctionnement combine des forces intrinsèques et extrinsèques.
De plus, les contractions musculaires, la respiration, les pulsations vasculaires et certaines déformations peuvent contribuer à modifier les conditions locales de déplacement et de récupération des fluides. Ces effets restent toutefois dépendants du tissu, de la charge et du contexte mécanique.
En position assise, l’enjeu n’est donc pas de « remettre en circulation » indistinctement tous les fluides corporels. Il consiste plutôt à examiner comment la durée des charges et la déformation des tissus influencent localement les pressions. Les possibilités de changement d’appui comptent également pour le renouvellement interstitiel.
Références scientifiques
Interstitium, matrice et transport tissulaire
- Fan, D., Creemers, E. E., & Kassiri, Z. (2014). Matrix as an interstitial transport system. Circulation Research, 114(5), 889–902. https://doi.org/10.1161/CIRCRESAHA.114.302335
- Wiig, H., & Swartz, M. A. (2012). Interstitial fluid and lymph formation and transport: physiological regulation and roles in inflammation and cancer. Physiological Reviews, 92(3), 1005–1060. https://doi.org/10.1152/physrev.00037.2011
- Yao, H., & Gu, W. Y. (2007). Convection and diffusion in charged hydrated soft tissues: a mixture theory approach. Biomechanics and Modeling in Mechanobiology, 6(1–2), 63–72. https://doi.org/10.1007/s10237-006-0040-3
Pression interstitielle et échanges microvasculaires
- Levick, J. R., & Michel, C. C. (2010). Microvascular fluid exchange and the revised Starling principle. Cardiovascular Research, 87(2), 198–210. https://doi.org/10.1093/cvr/cvq062
- Lu, Y., & Wang, W. (2008). Interaction between the interstitial fluid and the extracellular matrix in confined indentation. Journal of Biomechanical Engineering, 130(4), 041011. https://doi.org/10.1115/1.2939310
- Reed, R. K., & Rubin, K. (2010). Transcapillary exchange: role and importance of the interstitial fluid pressure and the extracellular matrix. Cardiovascular Research, 87(2), 211–217. https://doi.org/10.1093/cvr/cvq143
Fonction lymphatique et position assise
- Negrini, D., & Moriondo, A. (2011). Lymphatic anatomy and biomechanics. The Journal of Physiology, 589(Pt 12), 2927–2934. https://doi.org/10.1113/jphysiol.2011.206672
- Scallan, J. P., Zawieja, S. D., Castorena-Gonzalez, J. A., & Davis, M. J. (2016). Lymphatic pumping: mechanics, mechanisms and malfunction. The Journal of Physiology, 594(20), 5749–5768. https://doi.org/10.1113/JP272088
- Makhsous, M., Priebe, M., Bankard, J., et al. (2007). Measuring tissue perfusion during pressure relief maneuvers: insights into preventing pressure ulcers. The Journal of Spinal Cord Medicine, 30(5), 497–507.
- Makhsous, M., Lin, F., Hanawalt, D., Kruger, S. L., & LaMantia, A. (2012). The effect of chair designs on sitting pressure distribution and tissue perfusion. Human Factors, 54(6), 1066–1074. https://doi.org/10.1177/0018720812457681