DIGESTION 3.05 Enzymes digestifs

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1 DIGESTION 3.05 Enzymes digestifs Digestion Phase céphalique Phase gastrique» Pancréas Phase intestinale» Digestion des protéines» Digestion des lipides

2 Phase céphalique Composition de la salive Mucines Proline-rich proteines Amylase Lipase Peroxidase Lysozyme Lactoferrine IgA Histatines Statherine glucides, hormones stéroides, aminoacides, ammoniac, urée Cystatines, Mucines Histatines Multifunctionalité Amylases, Cystatines, Histatines, Mucines, Peroxidases Anti- Viral Anti- Fungal Anti- Bacterial Tissue Coating Functions salivaires Amylases, Cystatines, Mucines, Protéines riches en proline, Statherines Carbonic anhydrases, Histatines Tampon Lubrificat- ion &Visco- elasticity Digestion Mineral- isation Mucines, Statherines Amylases, Mucines, Lipase Cystatines, Histatines, Protéines riches en Proline, Statherines

3 Phase céphalique Mucines Lubrication Glycoproteines - proteine core avec chaines d oligosaccharides (liaison O-glycosidique) > 40% of carbohydrates Hydrophiles, (resistantes à déhydration) propriétés rhéologiques uniques (e.g., haute élasticité, adhesivité, and faible solubilité) 2 mucines majeures (MG1 and MG2)

4 Phase céphalique Métalloenzymes à Ca 2+ Amylases Hydrolysent liaisons α(1-4) de l amidon (amylose et amylopectines) plusieurs isoenzymes salivaires Maltose : produit principal (20% = glucose) 30% des protéines de la salive function digestive - inactivées dans l estomac forment des disaccharides Fonction dans l adhérence bactérienne?

5 Phase céphalique Lipase linguale Secreté par les glandes linguales et la parotide Rôle dans la 1ère phase de digestion des graisses Hydrolyse triglycérides (AG de chaines moyennes et longues) Importante pour digestion de graisses de lait chez le nouveau-né Très hydrophobe : pénètre dans les globules de graisse alimentaire

6 Phase céphalique Statherines Calcium phosphate de l émail dentaire est soluble dans des conditions de ph de force ionique définies Supersaturation de calcium phosphates maintient l integrité de l émail Statherines previenent precipitation ou crystallisation de calcium phosphate supersaturé dans la salive Produits par cellules acinaires des glandes salivaires Lubrifiant efficace

7 Phase céphalique Protéines riches en Proline (PRPs) 40% AA = proline Inhibiteurs de croissance de cristaux de calcium phosphate Part de pellicula dentis Subdivisées en 3 groups Acides 45% Basiques 30% Glycosylés 25%

8 Phase céphalique Lysozyme (muramidase) Présent dans plusieurs organes et dans les liquides corporels hydrolyse liaisons β(1-4) entre acide N- acetylmuramique et N-acetylglucosamine (peptidoglycanes de bacteries) bacteries gram-negatives généralement plus resistantes que gram-positives

9 Phase céphalique Histatines Groupe de protéines riches en histidine- Puissants inhibiteurs de Candida albicans Cystatines inhibiteurs de cysteine-proteases ubiquitaires dans les fluides corporels Protègent contre une protéolyse non souhaitée protéases bacteriennes Leukocytes lysés Inhibiteurs de protéases dans le tissu périodontal effet sur la précipitation de calcium phosphate

10 Phase céphalique Peroxidases salivaires Sialoperoxidase (SP, salivary peroxidase) Produites dans cellules acinaires des glandes parotides presentes dans salive submandibulaire adsorbées par : , sediment salivaires, bacteries, plaque dentaire Myeloperoxidase (MP) de leukocytes via cavité gingivale 15-20% de peroxidase totale dans la saliva

11 DIGESTION 3.05 Enzymes digestifs Digestion Phase céphalique Phase gastrique» Pancréas Phase intestinale» Digestion des protéines» Digestion des lipides

12 Phase gastrique

13 Phase gastrique Phases de la Sécrétion Gastrique Phase Cephalique de Secretion gastrique Phase Gastrique de Secretion (initiéé par le cerveau) (initiée par des évènements gastriques) vagus nerve vagus nerve ALIMENTS HCl HCl Distension Peptides G circulation G circulation gastrin gastrin

14 Phase gastrique

15 Phase gastrique

16 Phase gastrique

17 Phase gastrique

18 Phase gastrique: pancréas Gall bladder Sphincter of Oddi

19 Phase gastrique: pancréas

20 Phase gastrique: pancréas Zymogènes cellules acinaires contiennent les enzymes digestifs stoqués dans des vésicules sous forme de zymogènes Empêchent l autodigestion du pancreas Enterokinase (liée à la bordure en brosse des enterocytes) convertit le trypsinogène en trypsine Trypsine convertit les autres zymogènes en leur formes actives Duodenum

21 Phase gastrique: pancréas Contrôle de la Fonction Pancreatique secretion de Bicarbonate stimulée par Secretine Secretine libérée en response à l acidité du duodenum secretion de Zymogène stimulée par Cholecystokinine (CCK) CCK libérée en response aux graisses/acides aminés dans duodenum Aussi sous contrôle neuronal (n. vague/reflexes locaux) - stimulé par l arrivée d aliments dans duodenum

22 Phase gastrique: pancréas - Actions de Secretine & CCK Secretine Acidité dans duodenum apple Secretine apple apple Secretion acide Gastrique apple Vidange Gastrique apple Secretion Duodenal HCO 3 apple Secretion Pancreatique HCO 3 apple Secretion Biliaire HCO 3 Cholecystokinine Graisses/Ac.Aminés duodenum apple CCK apple apple Vidange Gastrique apple Secretion d Enzyme Pancreatique Contraction Vésicule biliaire Relaxation du Sphincter Oddi Neutralisation Digestion

23 DIGESTION 3.05 Enzymes digestifs Digestion Phase céphalique Phase gastrique» Pancréas Phase intestinale» Digestion des protéines» Digestion des lipides

24 Phase intestinale Phase Intestinale de la Fonction gastrique Integration duodenale & Contrôle Acid - fat

25 Phase intestinale Duodenal Response to Acidity Regulation by Secretin liver + HCO 3 gall bladder + - HCl motility NaCl + H 2 O HCl +HCl

26 Phase intestinale Duodenal Response to Food Regulation by CCK (Cholecystokinin) liver Bile gall bladder HCl fat & protein digestion bile & enzymes - fats & peptides FOOD

27 Phase intestinale Digestion des protéines - I protéines dans les aliments 0,5 à 0,7 g/jour/kg de poids complètement digérées et absorbées (*jéjunum) protéines endogènes g de protéines provenant des sécrétions gastrointestinales et de l exfoliation de cellules épithéliales digérées et absorbées Protéines dans les selles:origine du colon

28 Phase intestinale Digestion des protéines - II Estomac: secrétion de pepsinogène la pepsine provient du pepsinogène & digère environ 15 % des protéines ingérées l absence de pepsine gastrique n entrave pas la digestion des protéines. elles seront digérées par les protéases pancréatiques au niveau du duodénum et du petit intestin Duodénum et intestin grêle protéases pancréatiques trypsine, chymotrypsine, carboxypeptidase A/B, élastase ces enzymes sont sous forme de proenzymes entéropeptidase, sécrétée par la muqueuse du duodénum et du jéjunum, convertit la trypsinogène en trypsine trypsine convertit le trypsinogène et autres protéases 50 % des protéines sont digérées et absorbées dans le duodénum par l action des protéases

29 Phase intestinale Digestion des protéines - III peptidases de la bordure en brosse principalement au jéjunum proximal transforme les peptides produits par les protéases pancréatiques en oligosaccharides et acides aminés cible principal: peptides de 4 AA et plus (tétrapeptides) aminopeptidases, dipeptidases, dipeptidyl aminopeptidases peptidases dans le cytosol des cellules épithéliales en quantité plus importante que les peptidases de la bordure cible principal: dipeptides et tripeptides» acides aminés et quelques dipeptides

30 Phase intestinale Digestion des protéines - IV Absorption des produits de la digestion des protéines Protéines et gros peptides : peu absorbés Petits peptides dipeptides et tripeptides absorbés par un système de transport actif (alimenté par un différentiel électrochimique de H + ) spécificité affinité élevée Jéjunum -> iléon transport possible dans le sang par un transporteur (membrane basolatérale) Acides aminés Diffusion simple et transport actif dans la bordure en brosse de la membane et par un autre système du côté basolatéral différents systèmes Iléon.> léjunum

31 Phase intestinale Proteines (Proteases) pepsin (cleaves between aromatic & COOH) trypsin (cleaves at basic AA : lysine & arginine) chymotrypsin (aromatic AA s) carboxypeptidase (C-terminal protease) Peptides Digestion des protéines - V dipeptidases & oligopeptidases Intestinal surface enzymes Peptides and Amino Acids Transport de Peptides et Aminoacides 1. Na + -driven transport. 2. H + -driven transport. 3. Pinocytosis?

32 Phase intestinale: digestion de protéines Zymogènes Les enzymes hydrolytiques sont synthesisés en precurseurs inactifs Le suffixe ogen, ou le prefixe pro et prepro designent un precurseur L activation requière un clivage protéolytique pour enlever un peptide bloquant le site actif Trypsin COOH Chymotrypsinogen (inactif) S - S S - S S - S S - S COOH π-chymotrypsin (actif) Chymotrypsin S - S S - S COOH α-chymotrypsin (actif)

33 Phase intestinale: digestion de protéines

34 Phase intestinale: digestion de protéines Chymotrypsin Protease Hydrolyse à un AA aromatique Augmente activité 10 9 x Forme intérmédiaire covalente: = acyl-enzyme ester linkage b/w substrate C=O & enzyme 2 phases de reaction AA Site Actif : Ser 185, His 57, Asp 102 L enzyme actif contient 3 chaînes peptidiques

35 Phase intestinale: digestion de protéines Chymotrypsin Le site actif de chaque serine protease comprend un serine residue, un histidine residue, & un aspartate residue. Asp102 PDB 3BTK His57 Ser195 Catalytic residues in trypsin Durant l attaque par OH- de la Ser, un H+ est transferré de OH- de Ser sur le noyau imidazole de His, du fait que le groupe COO- de Asp forme une liaison H-avec His.

36 Phase intestinale: digestion de protéines Triade catalytique de la Chymotrypsine O C CH N H Histidine O=C HN Aspartate CH 2 CH C O : O CH 2 H N N : Catalytic Site Attacking Group on Serine H O.. CH 2 CH N C= O Serine

37 Phase intestinale: digestion de protéines Inhibiteurs de Protéases: De nombreux inhibiteurs de protéases sont des protéines avec des domaines qui entrent dans le centre actif de la protéase et empêchent la liaison du substrat Les Serpins utilisent un méchanisme suicide pour inhibiber les serine or cysteine proteases. Un changement conformational induit l hydrolyse de la serpin empêche la reaction complète de la protéase, ce qui laisse la serpin liée par covalence comme acyl-enzyme intermediaire. Des inhibiteurs extracellulaires and intracellulaires and les serpins ont diverse rôles, notamment la regulation de la coagulation, l inhibition de l apoptose, etc.

38 Phase intestinale: digestion de Lipides Absorption de graisses: un probleme d association de solvant Etapes d absorption des graisses emulsification Formation de micelles hydrolyse absorption re-esterification lipoprotein formation/ transport

39 Phase intestinale: digestion de Lipides Digestion des lipides - I Les lipides alimentaires sont constitués de triglycérides surtout stérols, esters de stérols et phospholipides Les lipides dans l estomac forment un couche huileuse dans la partie supérieure du contenu gastrique vidangés plus tard et émulsifiés par la bile dans le duodénum et l intestin grêle les lipides dans le duodénum inhibent la vidange gastrique Anomalies plus fréquentes Malabsorption des graisses déficience biliaire: absorption des triglycérides moins touchée insuffisance pancréatique: absorption de l ensemble des lipides est touchée atrophie intestinale

40 Phase intestinale: digestion de Lipides Digestion des lipides - II Digestion des lipides dans l estomac Enzymes: lipases préduodénales» lipase linguale (peu importante)» lipase gastrique une déficience en lipase gastrique ne cause pas de malabsorption de triglycérides à cause de l abondance de lipases pancréatiques Duodénum et jéjunum Mécanismes Enzymes lipolytiques hydrosolubles n agissent que sur la surface des gouttelettes de lipides Émulsion des graisses par les acides biliaires et la lécithine augmentent considérablement la surface Enzymes pancréatiques lipolytiques hydrolase d ester de glycerol (lipase pancréatique) inactivée par les sels biliaires Colipase : lève l inactivation de la lipase Cholesterol estérase, phospholipase A 2

41 Phase intestinale: digestion de Lipides LIPASE - Co-LIPASE

42 Phase intestinale: digestion de Lipides Resumé des lipases physiologiquement importantes Lipase Site d Action Regulation Substrat principal C clivé Produits Lipase linguale /acidestable Lipase pancreatique lipase du lait phospholipase A 2 (PLA 2 ) Lipoproteine lipase Lipase hormone-sens. mouth, stomach ---- intestin grele (+) colipase intestin grele (+) acides biliaires Intestin grele Paroi capillaire adipocyte (+) acides biliaires (+) Ca 2+ apo CII (+) insuline (+) insuline (-) glucagon (+) Epineph. (+) TAG avec AG chaine med. TAGs avec AG chaine longue TAGs avec AG chain med. PLs avec AG insat. en position 2 TAGs ds VLDL ou chylomicron TAG stoqués dans adipocytes 3 FFA+DAG 1 & 3 FFA+2MG 1, 2 &3 FFA+ glycerol 2 FFA insat lysolecithin 1, 2 &3 FFA+ glycerol 3 FFA+DAG FFA: free fatty acids (acides gras libres) TAG: triacylglycérol DAG: diacylglycérol MG: monoacylglycérol

43 Lipides: Triacylglycerols Cholesterol esters Phospholipids Lipase linguale 1a FFA + DAGs (miniscules quantités) BOUCHE Triacylglycerols Lipase linguale ("acide-stable") 1b FFA + DAGs (faibles quantités) ESTOMAC FFA=ac gras libre ETAPE 1: Digestion dans la Bouche et dans l Estomac

44 PANCREAS EXOCRINE trypsinogène, procolipase, lipase, esterase, HCO 3-, propla 2 CCK-PZ stimule secretion de l estomac FFA Trypsinogen Endocrine cell CCK-PZ via bloodstream ac Biliaires Synthèse Conjuguaison FOIE Bile stockage VESICULE BILIAIRE Pancreatic Procolipase Pancreatic lipase INTESTIN GRELE duodenum/jejunum CCK-PZ provoque contraction Pancreatic ProPLA 2 Pancreatic esterase Etape 2: Digestion enzymatique dans Duodenum/Jejunum secretion de zymogenes/sels biliaires

45 FFA Endocrine Trypsinogène cell Enteropeptidase Trypsine CCK-PZ via circulation + INTESTIN GRELE duodenum/jejunum ETAPE 2a: Digestion enzymatique dans Duodenum/Jejunum activation de trypsinogen FFA=ac gras libre

46 Gouttelettes Triacylglycerol Pancreatic Procolipase Pancreatic lipase Colipase activation catalysée par trypsine FFA + 2MG 2a 2b Pancreatic esterase Cholesterol ester + bile acids Cholesterol + FFA Pancreatic ProPLA 2 Trypsin catalyzed activation 2c Phospholipide (avec AG insaturés essentiels) PLA 2 + acides biliaires Ca 2+ Lysolecithine +FFA FFA=ac gras libre ETAPE 2b: Digestion enzymatique dans Duodenum/Jejunum lipase (2a), esterase (2b) and phospholipase A 2 (2c) pancreatiques

47 Cholesterol + FFA Lysolecithin +FFA 3a 3a FFA + 2MG 3a Coalescence en micelles Stabilisé par les sels biliaires; faible pka des sels biliaires vs acide biliaire maintiennent la forme ionizée Micelles mixtes: 2MG, FFA, lysolecithin, cholesterol, vitamins A,D,E,K FFA=ac gras libre ETAPE 3a: les acides biliaires facilitent la formation de Micelles mixtes

48 FOIE INTESTIN GRELE duodenum/jejunum Circulation enterohepatique d acides biliaires veine porte 3b Reabsorbé par l ileum Micelles mixtes 4 3b Acides biliaires libérés ETAPE 3b: Bile Acid Recycling ETPAE 4: Lipid Absorption FFA, 2MG Short/medium chain FFA cholesterol lysolecithin vitamin A Capillaires FFA=ac gras libre

49 INTESTIN GRELE duodenum/jejunum Triacylglycerol transfer protein 6a B48 Chylomicron Triacylglycerol 6b Coating with apolipoprotein (with TTP) vitamins D, E, K Cholesterol ester Phospholipid To lacteals & ductus thoracicus ETAPE 5: Re-esterification ETAPE 6: ASSEMBLAGE de Chylomicron & Export reesterification FFA, 2MG 5 ACAT cholesterol lysolecithin vitamin A Acyl CoA: cholesterol acyl transferase FFA=ac gras libre

50 DIGESTION des ALIMENTS