Physiologie des grandes fonctions Physiologie digestive Fanny Pilot-Storck Introduction La physiologie digestive : une fonction passionnante! Des records Homme : 400m 2 de surface d échange Vache : rumen de 200L Foie Bactéries > cellules propres de l organisme Jéjunum Un centre neuro-hormonal de premier plan Colon «petit cerveau» : 100.10 6 neurones Automatisme, intégration de réflexes courts >30 neurotransmetteurs, hormones, facteurs paracrines Consultations vétérinaires D après Atlas d anatomie du chien et du chat, J. Ruberte et J. Sautet 1
Introduction La physiologie digestive : une fonction passionnante! Des défis Transformer le milieu extérieur en milieu intérieur ph, composition, éléments indigestes, contendants Adaptations de l activité motrice et des sécrétions Equilibre efficacité / respect des structures Intestin Foie Estomac D après Atlas d anatomie du chien et du chat, J. Ruberte et J. Sautet Introduction La physiologie digestive : une fonction passionnante! Des défis Les écueils Echecs digestion/absorption obstruction constipation diarrhée vomissements malabsorption Lésions du tractus gastro-intestinal perforation occlusion ulcères paralysie-iléus coliques Retentissement général 2
Introduction Système métabolique héliotrope : hétérotrophie - nutrition à partir d'organismes autotrophes / hétérotrophes divergence fonctionnelle dans les mécanismes et la régulation distinction entre herbivores mono/polygastriques & les carnivores/omnivores Définition de la digestion : ensemble des mécanismes physiques & chimiques qui assurent la transformation des aliments en nutriments, molécules absorbables. préhension - mastication - déglutition phénomènes moteurs - digestion physico-chimique (ph, enzymes) absorption Introduction Extension de la fonction digestive : Avant d'être mastiqués, propulsés, digérés, absorbés : les aliments doivent parvenir à la bouche comportement alimentaire prise alimentaire arrêt de la prise : la satiété 3
Physiologie de la Digestion Introduction Physiologie digestive chez les animaux domestiques 2. Régulation de l'appétit (S8) Molécules et mécanismes de régulation de la prise alimentaire Hélène Combrisson, UP de Physiologie ENVA 1. Physiologie digestive (S7) Phénomènes moteurs et digestion chimique chez les carnivores Phénomènes moteurs et digestion chimique chez les herbivores Physiologie de la digestion Plan I. Phénomènes moteurs de la digestion II. Phénomènes chimiques de la digestion III. Absorption des nutriments 4
Physiologie de la digestion I. Phénomènes moteurs de la digestion Motricité de la région bucco-pharyngée Préhension des aliments, Mastication Déglutition Motricité du tube digestif Motricité de l'œsophage Motricité gastrique Motricité intestinale Vomissement - défécation La mastication : réduction physique de la taille des aliments - primaire Motricité bucco-pharyngée - secondaire : rumination, ou activité mérycique 5
Motricité bucco-pharyngée La mastication Mouvements et EMG des muscles masticateurs chez le Lapin I IIa IIb D'après Nakatura et Katakura, 1995. Neuroscience research, 23, 1-19. Comportement rythmique (à déterminisme neuronal) Motricité bucco-pharyngée La mastication : contrôle par l'aire Masticatoire Corticale Mouvements masticatoires reproduits par stimulation corticale (Chat, Lapin, Cochon d'inde, Rat) Associés à des mouvements de la langue et une salivation comportement oro-facial identique à la mastication naturelle D'après Nakatura et Katakura, 1995. Neuroscience research, 23, 1-19. Décérébration : Maintien de la mastication Diminution de l'amplitude des mouvements masticateurs Amplitude maintenue après stimulations des voies pyramidales il existe un centre du rythme L'AMC est responsable de l'amplitude des mouvements 6
Motricité bucco-pharyngée La mastication : le Générateur Central du Rythme masticatoire (GCR) Expérience d'enregistrement de l'activité électrique d'un seul neurone (Cochon d'inde) (Formation parvocellulaire) D'après Nakatura et Katakura, 1995. Neuroscience research, 23, 1-19. La mastication : intégration périphérique Motricité bucco-pharyngée Déterminisme central double AMC CGR Réflexe complexe Stimuli centraux (ganglions de la base) Stimuli périphériques (mécanorécepteurs face, bouche, gencives, langue, muscles) Voies centripètes : V et IX Intégration sensorielle via le noyau sensoriel du nerf V D'après S.I. Fox, 1999. Human physiology, 6th ed. Mc Graw Hill 7
Motricité bucco-pharyngée Déglutition : phases orale et pharyngée Air Pharynx Aliments Oesophage Larynx D après Atlas d anatomie du chien et du chat, J. Ruberte et J. Sautet Motricité bucco-pharyngée Déglutition : phases orale et pharyngée Air V, IX, X Centre bulbaire de la déglutition Aliments D après Atlas d anatomie du chien et du chat, J. Ruberte et J. Sautet Apnée, fermeture du larynx, progression des aliments (V, IX, X) 8
Motricité bucco-pharyngée Déglutition : phase oesophagienne Déterminisme centrale de la déglutition centre bulbaire : Générateur du Programme de la Déglutition relais sur les noyaux V, IX, X et XII sensibilité des piliers palatoglosses par le X (n. laryngé supérieur) Déglutition : stimulation du nerf laryngé supérieur Souris Motricité bucco-pharyngée D'après Sang et Goyal, 2001 Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol, 280, G191-200. 9
Motricité bucco-pharyngée Chien, Chat, Homme 1 - Défaut de fonctionnement du sphincter sup. œsophagien neuropathie, myopathie, hypothyroïdie achalasie oesophagienne (hypertension du sphincter inf.) 2 - Lésion du nerf laryngé supérieur : troubles de la déglutition (dysphagie) hypersalivation troubles de la vocalisation troubles de la respiration Homme, Chien, Chat Motricité bucco-pharyngée Lésion chirurgicale du nerf laryngé réinnervation par la branche supérieure du nerf phrénique 10
Motricité bucco-pharyngée Déglutition : phase œsophagienne Ouverture du muscle crico-pharyngien (sphincter supérieur) Péristaltisme œsophagien Relâchement du sphincter inférieur Eventuellement, seconde vague péristaltique Motricité du sphincter œsophagien inférieur mesure de la pression interne Régulation nerveuse 11
Motricité du sphincter œsophagien inférieur Chien Œsophage : musculature striée SOI : musculature lisse (jonctions gap) Cavéoline-3 : membranes fms Myosine du muscle lisse Partie moyenne Partie sphinctérienne Motricité œsophagienne Chien, chat 1 - Mégaœsophage idiopathique? primaire ICC secondaire : neuro-myopathie 7-15 ans Setter irlandais, Labrador, Berger A., Schnauzer nain Photo : Stéphane Blot 2 - Reflux gastro-œsophagien œsophagite 12
Motricité du sphincter œsophagien inférieur cellules de Chat isolées en culture Motricité du sphincter œsophagien inférieur mesure de la pression interne Régulation chimique Endocrine : gastrine motiline paracrine ph, PGF2α 13
Physiologie de la digestion Plan I. Phénomènes moteurs de la digestion Motricité bucco-pharyngo-œsophagienne Motricité gastrique & intestinale dilatation/torsion, régurgitation, iléus, intussusception, hypermotricité vomissement, constipation II. Phénomènes chimiques de la digestion III. Absorption des nutriments Mécanisme et régulation des mouvements La motricité du tube digestif est permise par des fibres musculaires innervées par : - le système neurovégétatif (musculeuse et sphincters lisses) - le système somatique (sphincters striés) Duodénum de chien F. Bernex, ENV Alfort 14
Mécanisme et régulation des mouvements La motricité du tube digestif est permise par 3 types cellulaires l'automatisme est assuré par les cellules interstitielles de Cajal (ICC) les potentiels d'actions sont transmis aux cellules musculaires les neurones des plexus (100.10 6 ) harmonisent les contractions mouvements fonctionnels Mécanisme et régulation des mouvements les plexus nerveux : sous-muqueux, myentérique Automatisme, intégration, réception efférences 15
Mécanisme et régulation des mouvements l'automatisme est assuré par les cellules de Cajal (ICC) Mécanisme et régulation des mouvements l'automatisme est assuré par les cellules de Cajal (ICC) les potentiels d'actions sont transmis aux cellules musculaires les neurones des plexus (100.10 6 ) harmonisent les contractions 16
Mécanisme et régulation des mouvements La motricité du tube digestif est intégrée par : le système nerveux (afférences et efférences) stimulation : inhibition : Ach, substance P, 5-HT, GRP NorA, dopamine, NO, VIP, CGRP des hormones du tractus gastro-intestinal (peptides) stimulation : gastrine, motiline inhibition : sécrétine, GIP, CCK des facteurs paracrines stimulation : histamine, prostaglandines inhibition : somatostatine Mécanisme et régulation des mouvements Automatisme : les cellules interstitielles de Cajal (ICC) Origine embryologique Identification Localisation tissulaire Propriétés électriques Mise en évidence de leur rôle 17
Automatisme : ICC Origine embryologique cellules mésenchymateuses de même origine que les fibres musculaires lisses mésoderme progénitrice musculaire interstitielle de Cajal Automatisme : ICC Identification forme étoilée morphologique µie optique µie e ique x 15000 d'après Lee et al., 1999. Am J Phy Gastro 277, G409. un cytoplasme dense de nombreuses mitochondries hétérochromatine dense périnucléaire x 400 18
Automatisme : ICC Identification Estomac de : B-souriceau nouveau-né C-embryon E15.5 moléculaire elles expriment c-kit d'après Bernex et al., 1996. Development 122, 3023-3033 Automatisme : ICC Localisation tissulaire côlon sigmoïde humain, couche circulaire c-kit ( de Cajal) PGP (neurones) d'après He et al., 2000. Gastroenterology 118, 14-20. 19
Anomalie de l'automatisme par les ICC Mise en évidence indirecte de leur rôle modèles animaux, maladies humaines, expérimentation gastroparésie des diabétiques iléus de subocclusion intestinale constipation chronique d'après Sanders et al., 2002. Am J Phy Gastro 282, G747. Automatisme : ICC gastroparésie des diabétiques d'après Sanders et al., 2002. Am J Phy Gastro 282, G747. 20
Automatisme : ICC gastroparésie des diabétiques antre distal c-kit antre proximal d'après Sanders et al., 2002. Am J Phy Gastro 282, G747. Automatisme : ICC gastroparésie des diabétiques d'après Sanders et al., 2002. Am J Phy Gastro 282, G747. 21
Eléments d'électrophysiologie Le potentiel de membrane P.A. d'une cellule sinusale cardiaque Eléments d'électrophysiologie Dépolarisation lente diastolique 22
Motricité intestinale Automatisme : ICC Propriétés électriques origine des mouvements ioniques Automatisme : ICC Propriétés électriques et mécaniques genèse de potentiel d'action au sommet des ondes lentes seuil critique de dépolarisation : -40 à -37 mv la contraction dépend de la présence et du nombre de PA - 30 mv - 40 mv - 50 mv 23
Automatisme : ICC Propriétés électriques la genèse des ondes lentes met en jeu un courant sodique la genèse des potentiels d'action, un courant calcique Automatisme : ICC Propriétés électriques l'activité pacemaker explique : les mouvements gastriques le péristaltisme oral-aboral intestinal 24
Mouvements A fonction différente, motricité particulière estomac fundus corps et antre 1- relâchement réceptif 2- brassage et fragmentation 3- vidange Mouvements A fonction différente, motricité particulière estomac fundus corps et antre 1- relâchement réceptif 2- brassage et fragmentation 3- vidange 1- relâchement réceptif : Arrivée du bol alimentaire réflexe vago-vagal (VIP) relaxation de la partie orale 25
Mouvements A fonction différente, motricité particulière estomac fundus corps et antre 1- relâchement réceptif 2- brassage et fragmentation 3- vidange 2- brassage et fragmentation : Zone du croissant vagues de contraction Paroi musculaire épaisse brassage, fragmentation, fermeture du pylore Chyme : passage du pylore ou rétropulsion vague, gastrine, motiline ortho, sécrétine, GIP Mouvements A fonction différente, motricité particulière estomac fundus corps et antre 1- relâchement réceptif 2- brassage et fragmentation 3- vidange 3- vidange : A jeûn, toutes les 90 min motiline 26
Mouvements Temps de vidange chez le Chien les besoins vétérinaires études de tolérance digestive inter-raciale torsion d'estomac gastroparésie du diabétique hypo- hypermotricité intestinale rétention colique les paramètres mesurés le temps de latence / T 50 / de vidange gastrique totale (TVGT) le temps de transit dans l'intestin grêle (TTIG) le temps de transit oro-cœcal (TTOC) le temps de séjour moyen dans le côlon (TSM) le temps de transit total (TTT) Mouvements Temps de vidange chez le Chien 27
Mouvements Temps de vidange chez le Chien les techniques utilisées la scintigraphie ( 99m Tc) la radiographie utilisant le sulfate de baryum la radiographie utilisant des sphères imprégnées (BIPS ) le test expiratoire utilisant le 13 C-octanoate de sodium le dosage de la sulfapyridine (SP) à partir de la sulfasalazine le dosage du sulphate de chrome et des marqueurs solides Mouvements Temps de vidange chez le Chien les techniques utilisées : test expiratoire 13 C-octanoate de sodium 28
Mouvements Temps de vidange chez le Chien les résultats comparatifs la scintigraphie ( 99m Tc) vs les BIPS Mouvements Temps de vidange : variations estomac 29
Mouvements Temps de vidange chez le Chien les résultats globaux Régulation de la motricité gastrique hypoglycémie goût, odorat CCK sécrétine GIP ph hyperosmolarité Motiline ouvert Fermé VIP, NO Relaxation réceptive distension réflexe vago-vagal CGRP Ach D (ph<3) GRP Gastrine SIH 30