L estomac. I. a NatoMIe et histologie De l estomac. A. Anatomie

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1 3 L estomac I. a NatoMIe et histologie De l estomac A. Anatomie L estomac est un segment dilaté du tube digestif d une capacité de 1 L à 1,5 L qui fait suite à l œsophage. Il est situé dans la partie gauche de la cavité abdominale juste sous le diaphragme (hypocondre gauche et épigastre). Il est maintenu en place par divers replis du péritoine dont le ligament gastro-phrénique (suspenseur de l estomac) qui l attache au diaphragme. Sa forme peut varier en fonction de son état de réplétion, on le dit classiquement en forme de cornemuse lorsqu il est rempli et en forme de J lorsqu il est vide. Dimensions : longueur de 25 cm, largeur de 12 cm et profondeur de 8 cm. À chaque extrémité se trouve un sphincter lisse, en haut le sphincter supérieur ou cardia (sous le SIO) et en bas le sphincter inférieur ou pylore. Plusieurs parties peuvent être décrites. Suite au cardia on trouve le fundus (avec la grosse tubérosité) puis le corps de l estomac qui constituent la partie proximale servant de réservoir. Ensuite se trouve l antre pylorique qui constitue l estomac distal et joue un rôle majeur dans la motricité gastrique. À droite de l estomac se trouve la petite courbure (partie concave), à gauche la grande courbure (partie convexe). hiatus œsophagien cardia 1 œsophage diaphragme grosse tubérosité grande courbure petite courbure 2 Région Région 1 2 : fundus : corps (ou ventre) pylore 3 Région 3 : antre pylorique duodénum petite tubérosité Figure 1 Anatomie de l estomac 43 BAH2_ch03.indd 43 26/01/ :38

2 Anatomie physiologie B. Histologie 1. Caractéristiques de la paroi gastrique La muqueuse gastrique est constituée d un épithélium monostratifi é à cellules prismatiques et qui comprend des cellules sécrétant du mucus. Elle comprend également un chorion extrêmement riche en glandes : glandes cardiales (partie supérieure de l estomac) qui sont des glandes tubulo-alvéolaires sécrétant du mucus, glandes fundiques (fundus et corps de l estomac) qui sont des glandes tubuleuses droites sécrétant du mucus et surtout le suc gastrique, et les glandes pyloriques (partie distale de l estomac) qui sont des glandes tubuleuses contournées ramifiées sécrétant du mucus et de la gastrine. La musculeuse est formée de trois couches de fi bres musculaires lisses d orientations différentes pour optimiser les mouvements de brassage. De l extérieur (côté lumière gastrique) vers l intérieur on trouve les fibres obliques, les fibres circulaires et les fibres longitudinales. 2. Les cellules gastriques ¾¾Les cellules muqueuses à pôle muqueux fermé sont les cellules qui tapissent la paroi de l estomac. Elles sont responsables de la sécrétion d un mucus qui protège la paroi contre l acidité et les enzymes du suc gastrique. ¾¾Les cellules muqueuses du collet sécrètent également du mucus (clair et aqueux). ¾¾Les cellules souches se situent au niveau du collet des glandes fundiques et permettent la régénération de la muqueuse gastrique. appareil de Golgi membrane basale lame basale noyau REG mitochondrie membrane apicale vésicule de mucigène Lumière gastrique vésicule en cours d exocytose cytoplasme Figure 2 Schéma d une cellule muqueuse 44 BAH2_ch03.indd 44 26/01/ :38

3 L estomac membrane basale membrane apicale lame basale microvillosité RE noyau Lumière gastrique appareil de Golgi cytoplasme mitochondrie lumière d un canalicule à microvillosités Figure 3 Schéma d une cellule pariétale ¾¾Les cellules pariétales (bordantes ou oxyntiques) sécrètent l acide chlorhydrique et le facteur intrinsèque de Castle (qui permet le transport et l absorption de la vitamine B12). Elles sont caractérisées par un nombre important de mitochondries et la présence au niveau du pôle apical d un réseau de canalicules à microvillosités. ¾¾Les cellules principales sécrètent le pepsinogène et sont caractérisées par une ultrastructure spécifi que de la synthèse de protéines (REG, Golgi et vésicules de zymogène au pôle apical). membrane basale lame basale appareil de Golgi membrane apicale micro-villosité noyau vésicule en cours d exocytose REG mitochondrie vésicule de zymogène cytoplasme Figure 4 Schéma d une cellule principale 45 BAH2_ch03.indd 45 26/01/ :38

4 Anatomie physiologie membrane basale noyau membrane apicale lame basale vésicule de sécrétion mitochondrie Lumière gastrique cytoplasme RE appareil de Golgi Figure 5 Schéma d une cellule endocrine ¾¾Les cellules endocrines sont disséminées dans la muqueuse antrale et fundique. Elles sont caractérisées par la présence de vésicules de sécrétion au niveau de leur pôle basal puisque la sécrétion se fait vers le milieu intérieur et non vers la lumière gastrique. Au niveau de l antre pylorique, on trouve surtout des cellules à gastrine (cellules G) et des cellules sécrétant de la somatostatine. Au niveau du fundus, on trouve par exemple des cellules qui sécrètent de la ghréline qui est une hormone qui stimule l appétit (effet orexigène) en agissant au niveau hypothalamique. On trouve également au niveau des glandes fundiques des cellules chromaffines (ECL : Entéro-chromaffin like) qui peuvent libérer de l histamine après stimulation parasympathique par le nerf vague. crypte collet muqueuse gastrique cellule muqueuse lame basale glande cellule pariétale cellule principale cellule endocrine Figure 6 Schéma d une glande fundique 46 BAH2_ch03.indd 46 26/01/ :38

5 L estomac Les glandes fundiques se trouvent au niveau du corps de l estomac, elles sont particulièrement nombreuses au niveau de la grande courbure. C. Irrigation de l estomac L estomac reçoit du sang artériel qui provient de branches issues du tronc cœliaque qui forment deux cercles artériels, l un au niveau de la petite courbure à partir des artères gastriques gauche et droite et l autre au niveau de la grande courbure à partir des artères gastro-épiploïques gauche et droite. Les deux cercles artériels sont fortement anastomosés et donnent naissance à des artères courtes qui vont irriguer la totalité de l estomac. Le sang veineux est drainé par un système parallèle au système artériel et rejoint finalement la veine porte hépatique. D. Innervation de l estomac L estomac est entièrement sous le contrôle du système nerveux autonome. L innervation parasympathique est assurée par les nerfs vagues gauche et droit, l innervation sympathique par le nerf splanchnique. 1. Innervation parasympathique Les fibres afférentes (sensitives) des nerfs vagues conduisent des informations relatives à l intéroception : étirement des fibres musculaires lisses de la paroi gastrique et chémosensibilité (par exemple concernant le ph du contenu de l estomac). Les fibres efférentes des nerfs vagues conduisent des informations motrices qui sont pour l essentiel stimulatrices sur la motricité de l estomac et son activité de sécrétion. 2. Innervation sympathique Les fibres afférentes conduisent des informations relatives à la douleur jusqu aux centres médullaires. Les fibres afférentes sont inhibitrices de la motricité gastrique (par l intermédiaire de récepteurs α-adrénergiques). II. P hysiologie gastrique A. Motricité gastrique 1. Activité de jeûne Même à jeun, les fibres musculaires lisses de l estomac ont une activité électrique basale. Des ondes de dépolarisation naissent au niveau d une région «pace-maker» et se propagent le long de la paroi de l estomac. Il existe donc des ondes de contraction appelées «complexes myoélectriques interdigestifs» qui se propagent en fait jusqu à la partie terminale du tube digestif en environ 90 minutes. Cette activité motrice de jeûne est sous le contrôle de la motiline. 47 BAH2_ch03.indd 47 26/01/ :38

6 Anatomie physiologie 2. Activité en phase prandiale et postprandiale Phase de remplissage Dès la prise alimentaire l activité de jeûne est stoppée et il y a inhibition de la motricité gastrique, ce qui provoque le relâchement de la paroi gastrique. À l arrivée de chaque fraction du bol alimentaire, sous l effet de la distension provoquée, la paroi va continuer à se relâcher (sous le contrôle du nerf vague) de telle manière que la pression dans l estomac reste stable. Brassage et vidange gastrique Après la phase de remplissage, au bout d environ 15 mn après le début de la prise alimentaire, sous l effet d ondes péristaltiques vraies naissant toujours au niveau de la région pacemaker le contenu de l estomac (chyme) va être poussé vers le pylore. La pression exercée sur le pylore va provoquer son ouverture, ce qui permettra de faire passer une partie du liquide contenu dans l estomac mais lorsque l onde arrive au niveau de la partie terminale de l antre elle provoque la fermeture du pylore et le chyme est refoulé vers la partie haute de l estomac. Ce mouvement rétrograde va induire le brassage du chyme et donc la réduction des particules alimentaires. La vidange va se poursuivre sous l effet d ondes successives, le contenu de l estomac passant petit à petit au fur et à mesure que la digestion avance et que les aliments sont donc réduits en particules de plus en plus petites grâce au brassage. L aspect quantitatif du chyme influence la vidange gastrique, plus le volume de chyme sera important plus la vidange sera longue. Mais l aspect qualitatif du chyme est également très important. Les liquides sont les plus rapides à passer puis viennent les solides digestibles, les solides indigestibles (cellulose par exemple) et les lipides puis enfin les particules non digestibles de grande taille (> 3 mm). Pour que la vidange se fasse dans les conditions optimales, il faut que le chyme soit isotonique à un ph d environ 5 et une température de 37 C. Toute variation de ces facteurs va ralentir la vidange. Le passage tardif des lipides lors de la vidange gastrique s explique essentiellement par leur faible densité qui fait qu ils ont tendance à «surnager» dans le chyme. La diminution de la vitesse de la vidange gastrique lorsque le chyme est trop riche en lipides ou hyperosmolaire peut s expliquer par une action du duodénum. L arrivée de lipides non digérés dans le duodénum fait libérer la CCK qui exerce un effet inhibiteur sur la motilité gastrique. L arrivée d un chyme hyperosmolaire dans le duodénum déclenche via des osmorécepteurs (récepteurs sensitifs sensibles aux variations de pression osmotique du milieu) un réflexe inhibiteur sur la motilité gastrique. B. Sécrétion gastrique La sécrétion de suc gastrique est permanente mais non constante, son débit augmente fortement en phase prandiale de même que sa composition change de manière importante. Le volume produit est d environ 1,5 L/j. Les glandes les plus actives dans la sécrétion du suc gastrique sont les glandes fundiques. 48 BAH2_ch03.indd 48 26/01/ :38

7 L estomac 1. Constituants minéraux Période de jeûne Période prandiale Na + (mmol/l) K + (mmol/l) 5 15 H + (mmol/l) Cl (mmol/l) HCO 3 (mmol/l) 70 0 L analyse du tableau ci-dessus montre que la sécrétion de chlorure de sodium observée en période de jeûne est remplacée en période prandiale par une sécrétion d acide chlorhydrique. Le ph en période prandiale chute donc fortement, il est inférieur à 2. Production d acide chlorhydrique L acide chlorhydrique est sécrété par les cellules pariétales. Grâce à l anhydrase carbonique, il y a production d ions bicarbonates et de protons à partir d eau et de dioxyde de carbone. anhydrase carbonique CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 H + + HCO 3 Figure 7 Action de l anhydrase carbonique En période sécrétoire, il y a expression à la membrane apicale de pompes H + /K + ATP dépendantes qui sont normalement stockées dans des vésicules intra-cytoplasmiques. Cela induit donc une sortie de protons contre une entrée de K + (les K + ressortent par diffusion ce qui permet d alimenter la pompe), la sortie de protons induit une entrée de Na + qui diffuse jusqu au pôle basal pour être échangé contre du K + grâce à la pompe Na + /K +. Les ions bicarbonates sont, eux, expulsés au niveau basal contre des ions chlorures ce qui rend compte de l augmentation du ph plasmatique en période prandiale. 49 BAH2_ch03.indd 49 26/01/ :38

8 Anatomie physiologie membrane latéro-basale CO 2 HCO 3 HCO 3 H 2 O H + membrane apicale H + Cl Cl K + K + Cl K + K + Milieu intérieur Na + Na + Na + Lumière gastrique Figure 8 Mécanisme de sécrétion de l acide chlorhydrique par les cellules pariétales Rôles de l acide chlorhydrique ¾¾Activation du pepsinogène en pepsine. ¾¾Dénaturation des protéines, ce qui facilite donc leur digestion enzymatique. ¾¾Rôle bactéricide. ¾¾Dissociation de la vitamine B12 de sa protéine vectrice ce qui permet sa prise en charge par le facteur intrinsèque. ¾¾Ionisation des cations divalents (Fe ++, Zn ++, ) ce qui favorise leur absorption. 2. Composés organiques Le mucus Le mucus est sécrété par les cellules muqueuses de l épithélium gastrique. Il est constitué majoritairement de glycoprotéines hydrophiles non digestibles (insensibles donc à l action de la pepsine présente dans le suc gastrique) qui forment une couche d environ 1 mm d épaisseur à la surface de la paroi gastrique. Elles possèdent un fort pouvoir tampon qui leur permet de neutraliser les changements de ph observés en phase prandiale. La sécrétion de mucus est stimulée par les prostaglandines. Tout déficit en mucus peut induire la formation d ulcères. Le pepsinogène Le pepsinogène est synthétisé et sécrété par les cellules principales des glandes fundiques. C est une pro-enzyme inactive qui, une fois dans la lumière gastrique, va être clivée sous l effet du ph acide par hydrolyse pour donner la pepsine. La pepsine est une endopeptidase qui hydrolyse les chaînes polypeptidiques au niveau des acides aminés aromatiques en les libérant en Nt. 50 BAH2_ch03.indd 50 26/01/ :38

9 L estomac Ar pepsine H 2 O + Ar Figure 9 Équation de l hydrolyse par la pepsine Une fois activée, la pepsine va elle-même activer le pepsinogène (Le ph acide ne fait qu initier l étape d activation de la pepsine). C est une enzyme dite «auto-catalytique». pepsinogène H 3 O + pepsine + peptide(s) + Figure 10 Équation de l activation du pepsinogène Suite à l action de la pepsine les protéines sont transformées en peptones qui sont de longs fragments peptidiques dont l hydrolyse se poursuit dans l intestin grêle grâce aux différentes protéases et peptidases pancréatiques. La lipase gastrique La lipase gastrique est une enzyme libérée par les cellules principales des glandes fundiques. Elle hydrolyse les triacylglycérols à chaîne courte dès la phase gastrique de la digestion en libérant deux acides gras et un β-monoacylglycérol. Elle est beaucoup moins active que la lipase pancréatique mais les acides gras qu elle libère dans l estomac vont en arrivant dans le duodénum activer la libération de CCK qui est l hormone responsable de la stimulation de la sécrétion des enzymes pancréatiques. Le facteur intrinsèque de Castle (FI) Le FI est une glycoprotéine libérée par les cellules pariétales des glandes fundiques. Il prend en charge dans la lumière gastrique la vitamine B12 (cobalamine) qui a été libérée de sa protéine vectrice sous l effet de l acidité gastrique et la transporte jusqu à l iléon où se trouvent des récepteurs spécifiques qui permettront son absorption par les entérocytes. Tout déficit en FI (en cas de gastrectomie par exemple) induit une carence en B12 par malabsorption à l origine de l anémie de Biermer. 3. Régulation de la sécrétion gastrique Facteurs modulant la sécrétion gastrique ¾¾La sécrétion du pepsinogène est stimulée directement ou indirectement par le système nerveux. Le nerf vague stimule l activité des cellules principales par l intermédiaire de l acétylcholine et, en même temps, il stimule la libération de gastrine par les cellules G de l antre qui va avoir le même effet sur les cellules principales. 51 BAH2_ch03.indd 51 26/01/ :38

10 Anatomie physiologie sécrétine k ph + + m ph distension de la paroi AA/peptides gastrine système sympathique somatostatine système parasympathique (acétylcholine) Figure 11 Facteurs modulant la libération de gastrine L inhibition de la sécrétion de pepsinogène s observe en cas de diminution du ph (fi n de la phase gastrique de la digestion), la diminution du ph inhibant la sécrétion de gastrine. La gastrine est une hormone peptidique polymorphe (14, 17 et 34 AA) libérée par les cellules G de l antre pylorique. ¾¾La sécrétion des ions H + est stimulée par voie hormonale et par voie nerveuse. La gastrine, libérée en présence de peptides ou sous l action du nerf vague (voir ci-dessus), active la libération de H + par les cellules pariétales ainsi que la libération d histamine par les cellules chromaffi nes, l histamine stimulant également par un mécanisme paracrine la libération de protons par les cellules pariétales. Le système nerveux par l intermédiaire du nerf vague peur également stimuler directement les cellules pariétales ou la libération d histamine par les cellules chromaffines. L inhibition de la sécrétion des protons se fait sous l effet de la somatostatine (qui inhibe la libération de gastrine) et des prostaglandines. Les trois facteurs principaux stimulant donc la sécrétion de pepsinogène et/ou de protons par l estomac sont l acétylcholine (neurotransmetteur libéré par les neurones post-ganglionnaires des voies parasympathiques), la gastrine et l histamine. L acétylcholine et la gastrine agissent par l intermédiaire de récepteurs membranaires couplés à une protéine G associée à une phospholipase, donc par voie calcium médiatée. L histamine agit par l intermédiaire d un récepteur membranaire couplé à une protéine G associée à une adénylate cyclase, donc par voie AMPc médiatée (voir Endocrinologie, dans le tome 1). Les différentes phases du contrôle de la sécrétion gastrique ¾¾Phase céphalique Dès la prise alimentaire il y a stimulation de la sécrétion gastrique sous contrôle nerveux. Cela passe par des réfl exes innés (présence d aliments dans la cavité buccale ) ou conditionnés (vue, odeur, goût des aliments ). Le nerf vague est stimulateur de l activité des cellules pariétales (et dans une moindre mesure principales) directement et indirectement (par l intermédiaire de la gastrine et de l histamine). ¾¾Phase gastrique À l arrivée des aliments dans l estomac la sécrétion gastrique est fortement stimulée. Cette stimulation dépend de la présence de peptides dans l estomac et surtout de la distension de la paroi gastrique, elle passe donc au moins en partie par l action de système nerveux parasympathique. C est la phase essentielle de la sécrétion gastrique. 52 BAH2_ch03.indd 52 26/01/ :38

11 L estomac En fin de phase gastrique, lorsque la vidange est presque terminée, le ph gastrique a tendance à diminuer (puisqu il y a moins d aliments pour tamponner les ions H + ) ce qui inhibe la sécrétion de gastrine via la somatostatine (voir ci-dessus). ¾¾Phase intestinale L arrivée d un chyme hyperosmolaire, riche en lipides et acide (ainsi que la distension de la paroi du duodénum) inhibe l activité de sécrétion de l estomac à la fois par voie nerveuse et par voie hormonale (CCK, sécrétine, GIP ), ce qui stoppe donc progressivement la libération de suc gastrique. 53 BAH2_ch03.indd 53 26/01/ :38

12 Anatomie physiologie TESTER SES CONNAISSANCES Exercice 1 Relever les propositions exactes pour chaque QCM. Q L estomac : A est un organe thoraco-abdominal. B est mobile. C est limité par deux sphincters striés. D comprend trois parties : le fundus, le corps et l antre. W Le facteur intrinsèque est sécrété par : A les cellules muqueuses. B les cellules principales. C les cellules bordantes. D les cellules absorbantes. E La musculeuse de l estomac est constituée, de la lumière vers l intérieur de la paroi, de : A fibres circulaires, longitudinales et obliques. B fibres obliques, circulaires et longitudinales. C fibres circulaires, obliques et longitudinales. D fibres longitudinales, obliques et circulaires. E fibres obliques, longitudinales et circulaires. R La pepsine est une enzyme qui coupe au niveau des acides aminés : A aromatiques qu elle libère en Nt. B basiques qu elle libère en Nt. C neutres qu elle libère en Nt. D basiques qu elle libère en Ct. E aromatiques qu elle libère en Ct. T Le pepsinogène est activé : A par le ph acide. B par l entérokinase. C dans la lumière duodénale. D par la pepsine. Y L activité de sécrétion de l estomac est stimulée par : A le système nerveux parasympathique. B le système nerveux sympathique. C le nerf splanchnique. D le nerf vague. E le nerf pneumogastrique. 54 BAH2_ch03.indd 54 26/01/ :38

13 L estomac U En phase prandiale, il y a : A diminution du ph gastrique. B augmentation du ph gastrique. C augmentation du ph plasmatique. D diminution du ph plasmatique. E aucun changement du ph plasmatique. I La vidange gastrique est ralentie par : A la présence de glucides. B la présence de lipides. C la présence de fibres. D un chyme hypotonique. E une température du chyme inférieure à 35 C. Exercice 2 Définir les phrases suivantes à l aide d un mot ou d une expression. Q Structure anatomique qui limite les reflux gastro-œsophagiens. W Ensemble formé par plusieurs types de cellules sécrétant le suc gastrique et situé au niveau de la grande courbure. E Mécanisme permettant le passage du chyme dans le duodénum. R Molécule transportée de l estomac jusqu à l iléon par une sécrétion des cellules bordantes. T Hormone libérée grâce aux acides gras libérée sous l effet de la lipase gastrique. Y Caractéristique du mucus gastrique lui permettant de neutraliser toute variation de ph. U Hormone polymorphe stimulant la sécrétion des cellules principales. I Cellules sécrétant une substance à effet paracrine qui stimule la libération de pepsinogène. O Phase de régulation de l activité gastrique où le système nerveux est prépondérant. P Type de cellules constituant l épithélium de la muqueuse gastrique. Exercice 3 Quelles sont les caractéristiques histologiques et chimiques qui confèrent à la muqueuse gastrique son caractère de barrière? 55 BAH2_ch03.indd 55 26/01/ :38