Appareil digestif, digestion et absorption

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1 Appareil digestif, digestion et absorption L appareil digestif (ou tube digestif) est l ensemble des organes cavitaires qui permet l accès des aliments à l organisme, leur dégradation en molécules simples (digestion) et leur absorption dans le milieu interne de l organisme. I Organisation de l appareil digestif. I 1 Anatomie générale. Les organes formant cet appareil sont la cavité buccale, le pharynx, l œsophage, l estomac, l intestin grêle et le colon (=gros intestin). Il s y ajoute aussi les glandes annexes que sont les glandes salivaires, le foie et le pancréas. La cavité buccale et le pharynx font partie des voies aéro-digestives supérieures, et sont en commun à la voie respiratoire et digestive. L œsophage est un conduit musculaire qui relie le pharynx avec l estomac. Il traverse le cou et le thorax. L estomac est un organe cavitaire large, qui forme une sorte de poche. Il commuque avec l œsophage à le cardia et avec le duodénum (partie supérieur de l intestin grêle) à travers le pylore. Cet estomac est composé de différentes parties : le fundus, le corps et l antre pylorique. L intestin grêle est un conduit de longueur supérieur à cinq mètres. Il est formé de trois segments : - Le duodénum qui communique avec l estomac par un orifice, le pylore. Ce pylore a une paroi en fibres musculaires lisses disposées de manière circulaire, qui constituent le sphincter pylorique. Cette structure permet de maintenir les aliments dans l estomac pendant la digestion gastrique et de les faire passer en petites quantité dans l intestin. - Le jéjunum et l iléon sont le siège de la majeure partie de la digestion et de l absorption. Le côlon est la dernière partie du tube digestif. Il est formé de plusieurs segments que sont le caecum, le côlon ascendant, le côlon transverse, le côlon descendant, le côlon sigmoïde et le rectum. Le bol intestinal de l iléon passe par l orifice iléo-caecal. Le rectum communique avec l extérieur à travers un orifice qui est l anus. Ce dernier est pourvu d un double sphincter (sphincter interne constitué de muscles lisses fonctionnant de manière involontaire et un sphincter externe composé de muscles striés fonctionnant de manière volontaire.).

2 I 2 Facteurs régulant la prise alimentaire. L apport alimentaire est conditionné par deux grandes catégories de facteurs : - Les facteurs biologiques sont représentés essentiellement par la glycémie (concentration de glucose dans le sang). C est l hypothalamus et le pancréas qui détecte cette glycémie et qui permettent de déterminer la quantité d aliments à ingérer. - Le comportement alimentaire sont les facteurs comme les sentiments, le vécu affectif, notre expérience, notre culture Certaines situations peuvent aussi correspondre à certaines anomalies biologiques comme l anorexie. I 3 Structure histologique de l appareil digestif. L ensemble du tube digestif a une structure en trois couches : - L adventice est une membrane composée de tissu conjonctif. Sa fonction est de délimiter le tube digestif des structures voisines. - La musculeuse est une succession de couches de tissu musculaire lisse. Sa fonction est d assurer, par sa contractilité, la fonction dynamique propulsive du tube digestif. On observe différentes catégories de fibres musculaires. Tout d abord des fibres longitudinales responsables des mouvements de propulsion du contenu digestif. Ensuite on observe des fibres circulaires dont la fonction principale est la segmentation du contenu digestif. On observe également au niveau de l estomac, une troisième couche musculaire, dont la disposition est oblique. Elle participe aux mouvements complexes de brassage et de malaxage spécifiques à l estomac. Le mouvement de propulsion du contenu du tube digestif dû à la contraction de la musculeuse est le péristaltisme. Il consiste en une onde de contraction circulaire de la paroi qui se propage, et qui est précédée par une onde de relâchement. Ces mouvements sont dus par une activité spontanée par les fibres musculaires. Cependant, une stimulation par le système nerveux parasympathique (acétylcholine) et sympathique (adrénaline) peut modifier cette activité autonome. - La muqueuse est un tissu épithélial formé de cellules spécialisées dont l activité est essentiellement chimique. Les fonctions sont les suivantes : Protection de la paroi : La principale protection est le mucus qui est composé de la mucine (glycoprotéine) qui protège l épithélium digestif contre l action des enzymes qu il sécrète. Sécrétion d enzymes et de pro-enzymes (forme inactive) nécessaire à la digestion. Absorption des nutriments une fois digérer.

3 I 4 Structure de la muqueuse dans le tube digestif. La structure de la muqueuse est différente d un segment digestif à un autre. - Œsophage : Epithélium simple avec peu de glandes sécrétant du mucus. - Estomac : Epithélium muqueux dont les cellules sécrètent du mucus. Elles sont de trois types. Les cellules principales (sécrètent les enzymes comme le pepsinogène), les cellules pariétales (sécrètent de l acide chlorhydrique) et les cellules muqueuses du collet. Toutes ces cellules se situent au niveau de replis profonds de l épithélium (cryptes). - Intestin grêle : La muqueuse présente des villosités intestinales qui sont la bordure en brosse du tube digestif. Cela permet d augmenter de façon considérable la surface de contact, et par conséquent d absorption du contenu digestif. Une villosité est constituée de l épithélium muqueux, et d un axe de tissu conjonctif dans lequel se trouvent des vaisseaux sanguins et un vaisseau lymphatique. Les cellules qui forment cette muqueuse sont les entérocytes, dont le pôle orienté vers la lumière du tube présente une surface en brosse (expansions de cytoplasme), augmentant la surface d absorption des nutriments. On observe également des cellules caliciformes (sécrétrices de mucus), des cellules à fonction endocrine et des cellules du système immunitaire. - Gros intestin : la muqueuse est formée d entérocytes dont la structure en brosse est moins développée et des cellules caliciformes. I 5 Les glandes annexes. On observe : - Les glandes salivaires qui sécrètent la salive, liquide riche en mucus et en eau, et contenant de l amylase salivaire, enzyme responsable de la dégradation de l amidon. - Le foie à des fonctions métaboliques plus complexes (synthèse de protéines, dégradation de molécules toxiques ). Dans la digestion, il intervient par la sécrétion de bile, qui contient des sels biliaires essentiels dans la digestion des lipides. - Le pancréas est un glande mixte endocrine (sécrétion de l insuline et glucagon) et exocrine (sécrétion du suc pancréatique). Le suc pancréatique contient des enzymes digestives comme la trypsine et la lipase pancréatique.

4 II Digestion. II 1 Etude mécanique. II 1 1 Accès et devenir des aliments dans la cavité buccale. Dans la cavité buccale, les aliments sont mastiqués à l aide des dents. Les incisives coupent, les canines déchirent et les molaires écrasent. Ce sont les muscles masticateurs qui permet la mastication. Pendant la mastication, les aliments sont mélangés à la salive, ce qui permet de les homogénéiser, et réaliser la dégradation de l amidon. La mastication permet la formation du bol alimentaire. II 1 2 La déglutition. Le passage du bol alimentaire vers le pharynx constitue la déglutition (action d avaler). Le début de la déglutition est un acte volontaire mais une fois les aliments arrivés au contact de la muqueuse pharyngienne, la dernière partie de la déglutition est un réflexe contrôle par le bulbe rachidien). II 1 3 Le transit œsophagien. L œsophage ne présente pas de rôle dans la digestion. Le bol alimentaire est dirigé vers la fermeture de la glotte qui s applique sur le larynx au moment de la déglutition. II 1 4 La digestion gastrique. La fonction de l estomac est de malaxer les aliments et de les mélanger à ses sécrétions, qui constituent le suc gastrique. Ce suc contient des enzymes, du mucus et de l acide chlorhydrique ayant un rôle important dans la digestion. Cela forme le chyme gastrique. Les mouvements de l estomac par la contraction des muscles assurent le malaxage et la propulsion du contenu gastrique vers le duodénum. Ensuite le pylore va laisser passer le chyme en petite quantité dans l intestin grêle. Tout cela est sous la dépendance du système nerveux végétatif. La sécrétion HCL permet d obtenir un suc gastrique ayant un ph de 2. Cette acidité permet d attaquer les protéines. De plus, ce HCl agit comme un désinfectant contre les bactéries et les virus absorbés avec la nourriture. La sécrétion gastrique et des glandes annexes, débute par une stimulation nerveuse parasympathique vagale avant même l introduction des aliments dans la cavité buccale. Elle est ensuite stimulée quand le bol alimentaire se retrouve dans l estomac. Cette stimulation se termine

5 sous l influence de signaux hormonaux et nerveux provenant de l intestin grêle, signifiant que le travail de l estomac est terminé. II 1 5 Digestion et absorption intestinales. Au niveau du duodénum, des glandes sécrètent un mucus fortement alcalin protégeant la muqueuse de l acidité du chyme gastrique. A ce niveau s ouvrent les canaux des deux principales glandes annexes du tube digestif que sont le foie et le pancréas. Dans le Jéjunum et l iléon, la muqueuse forme des replis peu profonds qui sont les cryptes de Lieberkühn. Les entérocytes présents sécrètent d importantes quantités d eau et d électrolytes, mais également un nombre important d enzymes. Grâce à l action des enzymes et du péristaltisme, le chyme est décomposé en nutriments qui vont pouvoir être absorbé, surtout au niveau de l iléon. II 1 6 L activité colique. Au niveau du colon, les entérocytes ont pour fonction principale la réabsorption de l eau et des électrolytes. De plus, il y a la présence d une flore bactérienne saprophyte qui dégrade les protéines et glucides restants. II 2 Etude chimique. II 2 1 Etude chimique. II 2 1 Digestion des glucides. Les polysaccharides cuits commencent à être digérés dans la cavité buccale par l amylase salivaire. Le résultat est l obtention d un disaccharide, le maltose. Cette enzyme est ensuite inactivée par l acidité gastrique. 10% des glucides alimentaires est dégradés de cette façon. La digestion se poursuit ensuite dans l intestin grêle par l action de l amylase pancréatique. Les polysaccharides sont dégradés en maltose. Enfin, tous ces disaccharides alimentaires sont dégradés par les disaccharidases de la bordure en brosse des entérocytes. Le maltose est dégradé en deux molécules de glucose. Le lactose en glucose et galactose. Et le saccharose en glucose et fructose. II 2-2 Digestion des protéines. La première étape est leur dénaturation par l acide chlorhydrique du suc gastrique. La structure quaternaire et tertiaire des protéines est détruite. Cela rend les protéines vulnérables à l action de la pepsine gastrique qui les dégrade en oligo et polypeptides. (La pepsine dérive du pepsinogène qui est un pro-enzyme inactive. Cette dernière est dégradé à cause de l acidité)

6 La digestion continue dans l intestin grêle par la trypsine. On obtient des peptides. Ces derniers sont ensuite dégradés en acides amines par les peptidases de la bordure en brosse des entérocytes. II 2-3 Digestion des lipides. L apport alimentaire en lipides est constitué de triglycérides, et un peu de phospholipides et de cholestérol. Ces lipides commencent à être digérés dans la cavité buccale par une lipase salivaire (10%). La digestion se poursuit dans l intestin grêle par l action de sels biliaires et de la lécithine présente dans la bile. Les lipides se retrouvent alors émulsionnés et deviennent accessibles à l action de la lipase pancréatique, qui les dégrade en acides gras et glycérol. III L absorption. III 1 L absorption des nutriments. Les nutriments sont des molécules directement absorbables qui résultent de la digestion des aliments. Ce sont les glucides simples, les acides gras et acides aminés. III 1-1 L absorption des glucides. Le glucose (80% des monosaccharides) est absorbé par un mécanisme, couplé avec l absorption active d ions sodium (Na+). Ce mécanisme est dépendant d une protéine de transport. En fait, la première étape est l excrétion des ions sodium de l entérocyte vers le sang par un transport actif (utilisation d ATP). Cela entraine une diminution de la concentration des ions sodium dans l entérocyte. Cela va activé le passage d ions sodium, présent dans la lumière du tube digestif vers l entérocyte. Mais ce passage n est possible via la protéine de transport, qui en même temps que le sodium, fait passer une molécule de glucose. Ensuite, le glucose est excrété dans le sang par une autre protéine de transport. Le galactose est absorbé de la même manière et le fructose est absorbé par une diffusion passive. III 1-2 L absorption des lipides. Les acides gras résultant de la digestion se retrouvent dans des micelles avec les sels biliaires. Au contact de la bordure en brosse, ils diffusent rapidement à l intérieur des entérocytes. Une fois dans la cellule, les lipides entrent dans le réticulum endoplasmique lisse et sont à nouveau transformés en triglycérides. Ils sont ensuite couplés avec des molécules de cholestérol, des phospholipides et des protéines pour former des particules complexes de lipoprotéines, les

7 chylomicrons. Ces derniers sont ensuite excrétés dans le vaisseau lymphatique de la villosité intestinale, suivent le trajet lymphatique et sont déversés dans la circulation générale. Une autre partie des acides gras (15%) est directement absorbée dans le sang par la veine porte et arrive au foie. III 1 3 Absorption des protides. Les acides aminés sont pour la plupart absorbées par un mécanisme actif couplé aux ions Na+, grâce à une protéine transport. III 2 Absorption de l eau. L eau est absorbée à tous les niveaux du tube digestif par diffusion. Lorsque le contenu digestif est plus concentré que le plasma, l eau passe vers la lumière du tube, et inversement, lorsque le contenu est hypo-osmotique, l eau est absorbée. En général, comme les ions et les nutriments sont absorbés par les cellules, l eau diffuse rapidement. III 3 Absorption des électrolytes. - Sodium : Il peut rentrer par diffusion passive dans les entérocytes. Ces cellules ont aussi la capacité d excréter activement les ions Na+ vers le sang (L eau suit le mouvement du sodium). Ce mécanisme est contrôlé par l aldostérone, une hormone sécrétée par la glande surrénale, et responsable de la gestion de l eau et du sodium dans l organisme. En effet, lorsque l organisme est déshydraté, la sécrétion d aldostérone augmente et favorise le transport actif du sodium. Avec les ions, l eau est aussi absorbée. - Chlore : Il suit les mouvements du sodium dans le duodénum et le Jéjunum. Dans l iléon, les entérocytes peuvent changer les ions bicarbonates contre les ions chlore. Cela permet en plus de tamponner l acidité des produits du métabolisme de la flore intestinale. - Calcium : Il est absorbé par un transport actif dans le duodénum. La quantité est dépendante des besoins de l organisme. Ce transport est contrôlé par les hormones parathyroïdiennes et par la vitamine D. - Fer : Il est absorbé par transport actif dans l intestin grêle. En fait, la bile contient une protéine qui est l apotransferrine. Cette protéine se lie au fer formant la transferrine. Ce complexe est absorbe par les entérocytes puis passe dans le sang. - Les autres ions (potassium, phosphate ) sont absorbés par transport actif.

8 IV Devenir des nutriments absorbés. Les glucides sont surtout absorbés sous forme de glucose. Ce dernier va être transporté dans les cellules hépatiques (foie), ou il sera soit utilisé immédiatement pour former de l énergie, soit il sera stocké sous forme de glycogène. Les lipides et le cholestérol vont être distribués aux cellules. Certains seront stockés sous forme de triglycérides dans les adipocytes, qui pourront être utilisé plus tard, pour former de l énergie. Certains seront utilisés pour former de nouvelles cellules (membrane). Les acides aminés seront pour la plupart utilisés lors de la synthèse protéique. Cependant, si la quantité d acides aminés consommés est trop importante, (et que cela dépasse les capacités de synthèse des cellules), ils seront alors dégradés, et formeront des déchets azotés, notamment l ammoniaque. Ce dernier sera transformé en urée au niveau du foie et sera éliminé dans l urine grâce au système urinaire.