Physiologie digestive

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1 Physiologie digestive Olivier HENNEBERT Conservatoire national des arts et métiers Et Inserm U1141, hôpital Robert Debré

2 Tractus gastro- intestinal Bouche Gout Mastication Formation du bol alimentaire Salive Lubrification Rinçage Digestion Foie Bile (excrétion, digestion des lipides) Métabolisme Détoxication Vésicule biliaire Stockage de la bile Pancréas (exocrine) Enzymes digestives HCO3- comme tampon H + Oesophage Transport Estomac proximal stockage Estomac distal Préparation digestion fragmentation Intestin grêle Digestion Absorption Rectum Stockage Défécation Colon Absorption Caecum Stockage

3 La salive Lubrifient les aliments et les rendent ainsi déglutissables (mucines) Facilite les mouvements de la mastication et de la parole Début de digestion des lipides par l a amylase (ptyaline) Sécrétion d immunoglobuline A et de lysozyme Défenses immunitaires Taux de sécrétion : 0,1 à 4mL/min soit un débit de 0,5 à 1,5L/j 95% de la salive provient des glandes parotides (salive aqueuse) et des glandes submaxillaires (salives riches en mucines)

4 La salive Salive primaire : Transport transcellulaire dans les cellules acineuses du Cl - via transport secondaire actif Na + - K + - 2Cl - Puis dans la lumière par des canaux anioniques conjointement avec HCO3 - potentiel luminal transépithélial négatif Na + diffusion paracellulaire de

5 La salive Salive secondaire : se forme dans les canaux excréteurs Na + et Cl - réabsorbés K+ et HCO3 - sécrétés grâce à l anhydrase carbonique Réabsorption NaCl >> sécrétion KHCO3- î perméabilité des canaux H20 salive hypotonique

6 La salive Production de la salive : déclenchée par voie reflexe Stimuli : odeur, goût des aliments, contact avec la muqueuse buccale, mastication et nausée Reflexes conditionnés : doit faire l objet d un apprentissage (bruit d une assiette) Sommeil et déshydratation STIMULATION DE LA SECRETION SOUS CONTRÔLE SYMPATHIQUE ET PARASYMPATHIQUE

7 La salive Noradrénaline via les récepteurs b2- adrénergiques ì AMPc Sécrétion de salive très visqueuese et riche en mucines Acétylcholine via les récepteurs M1 muscariniques ì IP3 ì Ca2+ cytosolique dans les cellules acineuses Production d une salive aqueuse et ì exocytose des protéines salivaires Acétylcholine via les récepteurs M3 muscariniques Contraction des cellules myoépithéliales autour des acini Stimule sécrétion de kallicréine Bradykinine + VIP Kininogène plasmatique Dilatation des vaisseaux des glandes salivaires

8 La déglutition Bol alimentaire poussé par la langue vers l arrière bouche Obturation de la cavité nasale Voies respiratoires obturées par l épiglotte Ouverture du sphincter oesophagien Entrainement du bol alimentaire par onde péristaltique de l oesophage

9 La déglutition Motilité de l oesophage

10 L estomac : structure et motilité Estomac proximal Estomac distal

11 L estomac : structure et motilité 1) la grosse tubérosité ou fundus 2) le corps (corpus) de l'estomac : avec le fundus, le corpus forme la zone de réception du mélange des aliments. Le corpus et le fundus de l'estomac forment la partie proximale de l'estomac, c'est- à- dire la partie qui va se déployer (dilater) avec l'arrivée des aliments. 3) L'antrum (distale) qui est la zone de moulinage des aliments et d'évacuation vers le pylore du chyme.

12 Musculature et innervation de la paroi de l'estomac La paroi de l'estomac est formée de 3 couches de fibres musculaires : 1) la couche musculaire longitudinale 2) la couche musculaire circulaire qui sera la principale responsable de l'activité motrice constrictrice 3) la couche musculaire oblique interne Innervation par le nerf pneumogastrique (X) et le système nerveux sympathique. Il est à noter que cette innervation contrôle les contractions qui sont d'origine locale (automatisme des cellules situées dans la paroi digestive). Cet automatisme est coordonné par un système nerveux extrinsèque et intrinsèque.

13 L estomac : structure et motilité 3 zones muqueuses de l'estomac : 1) Zone cardiale (près du coeur) : c'est la zone de sécrétion du mucus et du bicarbonate 2) Zone gastrique : c'est la zone de sécrétion de HCl et du pepsinogène via les glandes pariétales 3) Zone pylorique : c'est la zone de sécrétion du mucus.

14 L estomac : structure et motilité

15 Rôles de l'estomac L'estomac a 3 rôles essentiels : 1) recevoir les aliments pour les stocker provisoirement, et les mélanger 2) assurer le début de la digestion protéique 3) évacuer les aliments vers l'intestin grêle selon un débit contrôlé qui va favoriser les phénomènes de digestion et d'absorption. En revanche, l'estomac n'intervient pas de façon significative dans l'absorption des nutriments. Cependant l'alcool est absorbé à ce niveau.

16 L estomac : structure et motilité 50mL 250mL 500mL 1500mL MAX le volume de l'estomac peut augmenter de façon importante sans que la pression intraluminale n'augmente de façon substantielle. Cela est permis grâce à un relâchement actif du tonus des parois ce qui accroît la compliance de l'estomac. Le nerf vague assure cette relaxation active de l'estomac (mécanorécepteur). le volume de l'estomac peut atteindre 1,5L sans que la tension pariétale n'augmente (l'alcool, les apéritifs de type trous normands "relâchent» l'estomac).

17 L estomac : structure et motilité Origine du rythme électrique de base (REB) de l'estomac. Le REB a pour origine l'activité pacemaker de cellules spécialisées nommées cellules de Cajal ; elles sont situées dans toutes les parties du tube digestif entre les couches musculaires lisses longitudinales et circulaires. La fréquence de dépolarisation est plus importante en zone orale qu'aborale ce qui donne à la zone stomacale située à la jonction entre le corps de l'estomac et le fundus, le rôle de pacemaker global au niveau de l'estomac. Zone pacemaker

18 L estomac : structure et motilité L'estomac n a qu'une seule modalité de contraction : la contraction péristaltique. anneau de contraction qui se déplace plus ou moins vite et plus ou moins loin. En aval de la zone de contraction se trouve une zone relâchée de façon à favoriser l'avancée du chyme. Cette coordination spatiotemporelle contraction/relâchement est nommée loi de l'intestin. Lorsque la contraction péristaltique reste plus ou moins sur place rôle de mélange. Lorsqu'une contraction péristaltique s'épuise sur un pylore refermé un jet rétrograde favorisant l'émulsification du contenu.

19 L estomac : structure et motilité Motricité pariétale: Estomac proximal: État basal : contraction partielle qui permet le transfert du repas vers l antre et l évacuation des liquides. Relaxation lors de la déglutition, de la distension gastrique ou duodénale, ingestion d aliments Contrôle vagal (NO,VIP)

20 L estomac : structure et motilité Estomac distal: Période de jeûne: complexe moteur migrant (CMMI) Période post prandiale : inhibition du CMMI Augmentation du nombre et de l amplitude des contractions antrales évacuation gastrique Zone antro- pyloro- duodénale : CMMI et première heure post- prandiale : 2-3contractions/mn évacuation gastrique. repas très calorique : antre quiescent, pylore très actif, faibles contractions duodénales frein dans l évacuation gastrique.

21 L estomac : structure et motilité Vidange gastrique - NaCl : temps de demi- évacuation 30 minutes - 5OO ml et 500 kcal durée de séjour dans l estomac : 4 à 6 heures - ESTOMAC ASSURE UN DÉBIT CALORIQUE INTESTINAL CONSTANT : - Évacuation des liquides:1/2 temps d une heure 2 à 3 kcal par mn - Évacuation des solides, particules de 1mm :1/2 temps de deux heures - Évacuation des lipides : plus tardif - Évacuation des particules non digestibles de plus de 3mm : lors de la période interdigestive

22 L estomac : structure et motilité Régulation de la motricité gastrique: Contrôle nerveux: Relaxation lors de l ingestion du repas activation des fibres inhibitrices à VIP et NO du X. Activation des fibres excitatrices du X contraction de l estomac proximal et péristaltisme antral. Modulation de l action activatrice du X par les fibres sympathiques Réflexes: Gastro- gastrique:distension fondique Gastro- entérique:distension gastrique gastrique. inhibition du péristaltisme. ralentissement de la vidange Intestino- gastrique:distension duodénale ou colique péristaltisme antral inhibition du

23 L estomac : structure et motilité Contrôle hormonal: Inhibition: CCK, sécrétine, somatostatine, VIP augmentation des capacités de réservoir. Augmentation: gastrine mais ralentissement de la vidange gastrique car fermeture du pylore. A jeun : motiline qui induit le CMMI

24 L estomac : le suc gastrique Liquide incolore, filant (mucus) et acide Volume: 1-1,5 L/jour (homme) Composition [ H + ] de 0 à 150mmol/L vs 4 x10-8 M pour le plasma (gradient de 2000) Le ph gastrique Facteurs secretion acide Pouvoir tampon de la nourriture Reflux duodénaux plus alcalins

25 L estomac : le suc gastrique Membrane basale Membrane apicale ph=7.4 Cl - H 2 O + CO 2 H 2 CO 3 _ oméprazole ATPase K + Cl - HCO 3 - Vague alcaline HCO 3 - H + H + Sang Cellule pariétale canalicule

26 L estomac : le suc gastrique meq / hr Sécrétion basale Pic de sécrétion (réponse à l histamine ) ph - à jeun - post- prandial 3,7 ± 2,1 23 ± 7 < 1-3 effet tampon de la nourriture (ph de 3-4)

27 L estomac : sécrétion d enzymes Protéolytiques Pepsine Cathépsine Non protéolytique Uréase, lipase (en fait d origine salivaire), tributyrase pepsine

28 L estomac : sécrétion d enzymes Pepsinogène ph = 3,0 5,0 Pepsine Réaction lente Pepsinogène ph < 3,0 Pepsine Réaction rapide Endopeptidase (liaison CO- NH) dans lesquelles les groupements aminés appartiennent aux acides aminés aromatiques (phénylalanine, tyrosine ) Libération de peptones (polypeptides de PM élevé)

29 L estomac : glandes antrales (pyloriques) Similaires aux glandes fundiques peu de glandes pariétales Essentiellement production mucus Présence de cellules G Production de Gastrine ph=1,5 Le mucus visible ph=7 Mucus invisible

30 L estomac : le mucus Ensemble des mucosubstances gastriques (glycoproteines) Produit par les cellules cardiales, pyloriques, fundiques (les cellules muqueuses du collet) Mucus visible: couche de 1.5 mm d épaisseur sur toute la muqueuse Protection contre les agression physiques, chimiques et thermiques Évite le contact des cellules avec la pepsine et le HCl Mucus invisible Stimulation par L acétylcholine Alcool Stimulus mécaniques

31 L estomac : contrôle de la sécrétion de pepsine Contrôle nerveux Pneumogastrique Contrôle hormonal Gastrine Histamine acétylcholine

32 L estomac : contrôle de la sécrétion d HCl

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36 Motricité de l intestin grêle Rôles: Mélanger les aliments avec les sécrétions digestives Faciliter l absorption des nutriments Propulser les résidus vers le colon

37 Motricité de l intestin grêle: Les mouvements intestinaux: Non péristaltiques: permettent le mélange et facilitent l absorption: - mouvements des villosités intestinales, - mouvements segmentaires ( contractions annulaires non propagées), - mouvements pendulaires ( balancement des anses intestinales) Péristaltiques: Permettent la progression du bol: ce sont les contractions annulaires qui se propagent à la vitesse de 1 à 2 cm /sec. Régulation de la motricité Nerveuse :- Le X augmente la motricité - Le Sympathique diminue la motricité Hormonale : Thyroxine, Sérotonine, augmentent la motricité

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39 PHYSIOLOGIE DE L INTESTIN GRELE La sécrétion de l intestin grêle: - Endocrine: Les Hormones digestives ( cf.chapitre du duodénum) - Exocrine: Le suc intestinal - Volume: 1 à 3l/j Comprend:- le mucus intestinal - des électrolytes: bicarbonates - des enzymes: glycolytiques( amylase), lipolytiques( lipase) protéolytiques( peptidases) L absorption intestinale: L absorption peut être - passive ( pas de transporteur, pas de dépense d énergie) - active ( avec transporteur et dépense d énergie) - par pinocytose: avec invagination de la mb cellulaire Absorption des sucres: L action des divers enzymes ( salive, pancréas intestin) dégrade complètement l amidon en glucose Lieu d absorption du glucose: duodénum et jéjunum, active. Le glucose passe dans la veine porte Absorption des protéines: L action des divers enzymes dégrade complètement les protéines en AA Lieu d absorption des AA: duodénum et jéjunum, active. Les AA passent ds la v.porte

40 Absorption des lipides: 2 mécanismes: - Pinocytose: pour les grosses molécules - Absorption passive: pour les petite molécules( Acides gras, monoglycérides, glycérol) Lieu d absorption : duodénum et jéjunum. Les molécules passent dans les chylifères Absorption des vitamines: - Vitamines liposolubles( A,D,E,K) : duodénum et jéjunum, méc.actif - Vitamine B12: iléon, méc. actif Exploration de l intestin grêle en clinique: 1) Radiologie: Transit du grêle 2) Biologie: - Stéatorrhée ( mesure des graisses fécales émises en 24H) - Test au D- Xylose : sucre absorbé au niveau du jéjunum. = test d absorption du jéjunum - Test de Schilling à la vit.b12: B12 est absorbé au niveau de l iléon = test d absorption de l iléon 3) Histologie: Biopsie du grêle

41 Le pancréas

42 La sécrétion pancréatique exocrine Composition de la sécrétion pancréatique exocrine - volume : 1,5 l/j - Aspect: clair visqueux isotonique au plasma - ph: alcalin : 8 - Sécrétion hydroélectrolytique:bicarbonates - Sécrétion enzymatique: Enzymes protéolytiques: trypsine,chymotrypsine Enzymes lipolytiques : lipase Enzymes glycolytiques : amylase

43 Rôle digestif de la sécrétion pancréatique exocrine - Bicarbonates: neutralisation du chyme acide venant de l estomac ( au niveau du 2 duodénum le ph=7) ( permet l action des E pancréatiques ) - La Trypsine: E protéolytique sécrétée sous forme de trypsinogène inactif. Activée dans le duodénum par l entérokinase duodénale. Elle coupe l intérieur des chaînes protéiques quand un AA basique est engagé dans la liaison - La chymotrypsine: E protéolytique sécrétée sous forme de trypsinogène inactif Activée dans le duodénum par la Trypsine Elle coupe l intérieur de chaînes protéiques qd AA aromatique set engagé ds la liaison - La lipase: E lipolytique Ne peut agir qu en présence de bile Attaque les liaisons 1 et 3 des triglycérides - L amylase: E glycolytique Attaque l amidon: coupe les liaisons 1-4 de l amidon

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45 Régulation de la sécrétion pancréatique exocrine Régulation nerveuse: la stimulation du X entraîne une sécrétion pancréatique riche en Enzymes Régulation hormonale: - Sécrétine: Hormone sécrétée par le duodénum sous l effet des acides en provenance de l estomac. Elle provoque une sécrétion pancréatique riche en eau et en bicarbonates (qui vont neutraliser l acidité) - CCK- PZ: Hormone sécrétée par le duodénum sous l effet des AA et des lipides en provenance de l estomac. Elle provoque une sécrétion pancréatique riche en Enzymes (qui vont permettre la digestion des protéines et des lipides) Exploration de la sécrétion pancréatique exocrine Dans le sang: lipasémie, amylasémie Dans les urines: Amylases

46 Le foie

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48 La vésicule biliaire

49 PHYSIOLOGIE DU FOIE Les grandes fonctions du foie: La fonction biliaire: - la bile : volume 1L/24H, couleur jaune or, ph: 6 à 8, composée de sels biliaires et de pigments biliaires Rôle de la bile: - rôle digestif : participe à la digestion des graisses par action des sels biliaires. Les sels biliaires permettent : - l émulsion des graisses (solubilisation dans l eau des graisses qui ne sont pas hydrosolubles) - l action de la lipase (qui n agit que dans l eau) Rôle d élimination: au même titre que les reins (les pigments biliaires = la bilirubine). - La bilirubine : produit de dégradation de l hémoglobine, libérée par la destruction des globules rouges qui ont une durée de vie de 120 j. - Le foie assure la captation et l excrétion biliaire de la bilirubine. - L augmentation de la bilirubine dans le sang entraîne un ictère (coloration jaune de la peau et des muqueuses)

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54 Régulation de la fonction biliaire: - Nerveuse : - stimulation X : ì de sécrétion de bile - stimulation sympathique : diminution de sécrétion de bile - Hormonale: SECRETINE + CCK- PZ: ì de sécrétion d eau et de bicarbonates dans la bile Régulation de l excrétion biliaire: - Entre les repas, la bile sécrétée par le foie remplit la vésicule. - Au moment des repas, il y a vidange vésiculaire par action de la CCK- PZ qui contracte la vésicule et relâche le sphincter d Oddi

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56 Foie et métabolisme des glucides: - généralités: Le foie joue un rôle capital dans le maintient d une glycémie stable: la glycémie ne varie pas même en cas de jeûne prolongé car le foie possède des réserves de sucre sous forme de glycogène. - Synthèse du glycogène: Les différents sucres ( galactose, fructose ) sont transformés par le foie en glucose. Le glycogène a une structure identique à celle de l amidon. - Destruction du glycogène: En cas de besoin il y a libération des molécules de glucose qui passent dans le sang - Régulation hormonale Hyperglycémie: sécrétion d INSULINE : ì synthèse glycogène Hypoglycémie: sécrétion GLUCAGON : dégradation glycogène

57 Foie et métabolisme des protéines - Devenir des AA absorbés au niveau du grêle : Les AA arrivent au foie par la veine porte : 50% sont détruits, les autres sont utilisés par le foie pour la synthèse des protéines. - Destruction hépatique des AA (= fonction uréogénique du foie) L AA est désaminé et il y a formation d ammoniac. L ammoniac est transformé par le foie en urée éliminée par les urines - Synthèse des protéines : Dans le foie il y a synthèse des enzymes hépatiques et des protéines plasmatiques ( albumine, globulines, facteurs de coagulation Foie et métabolisme des lipides - Catabolisme des lipides - Catabolisme des Triglycérides : les triglycérides sont dégradés en glycérol + AG - Synthèse des lipides : Les acides gras sont synthétisés à partir de l acide acétique

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59 PHYSIOLOGIE DU COLON Motricité du colon - Le caecum se remplit par l éjection iléale (2X/mn) Dans le colon D et la majeure partie du colon transverse on distingue - surtout des mouvements segmentaires: contractions annulaires non propagées qui tentent à repousser le contenu intestinal vers le caecum : assurent le brassage et la réabsorption d eau. - Qq mvts propulsifs : assurent la progression du contenu sur une faible distance. Dans le colon distal on distingue: - Qq mvts segmentaires - Surtout des mvts propulsifs massifs (les contractions de masse) : ils sont rares ( 2 à 3 par J, à heure fixe), puissants, et ont pour origine l angle G. Ils poussent le contenu jusqu au Rectum Le Rectum: Il se remplit par les contractions de masse. Sa distension déclenche la défécation

60 Absorption et digestion colique - Echange d eau et d éléctrolytes : Dans le colon ( surtout le colon D et le colon Transverse ), il y a réabsorption importante d eau et de Na +. Digestion bactérienne : La flore bactérienne colique ( de fermentation et de putréfaction ) attaque les résidus alimentaires ayant échappé à la digestion Tous ces phénomènes aboutissent à des gaz et à la selle (100 à 150 g ) émise en 1à2X, normalement moulée et homogène