Physiologie de la digestion et absorption des nutriments

Physiologie de la digestion et absorption des nutriments John J. LeddyDépartement de médecine cellulaire et moléculaire

Objectifs d'apprentissage • Exposer les grandes lignes des mécanismes nerveux et hormonaux de régulation des processus de digestion et d'absorption. • Exposer la physiologie normale du pancréas et de la vésicule biliaire. • Résumer les processus intraluminaux et cellulaires qui interviennent dans la digestion et l'absorption des protéines, des lipides et des glucides. • Exposer les processus intraluminaux et cellulaires qui interviennent dans la digestion et l'absorption des microéléments.

Mécanisme de contrôle nerveux et hormonal

gastrine, CCK, sécrétine, GIP, motiline substance relâchée par des cellules endocriniennes … mais agissant localement et atteignant sa cible par diffusion p. ex. somatostatine, histamine substance synthétiséedans un neurone et agissantsur des ciblesrapprochées p. ex. ACh, VIP, GRP, enképhalines

Hormone gastrointestinale: définition • Relâchée par un stimulusphysiologique • Distribuée par le système circulatoire, stimule des cibles lointaines • Action persiste suite à l'ablation des nerfs Donc, synthétisée par cellules endocriniennes • Substance purifiée et caractérisée peut reproduire la réponse physiologique à des concentrations plasmatiques physiologiques • cinq hormones gastrointestinales: gastrine, CCK, sécrétine, GIP, motiline

substance relâchée par des cellules endocriniennes … mais agissant localement et atteignant sa cible par diffusion p. ex. somatostatine, histamine substance synthétiséedans un neurone et agissantsur des ciblesrapprochées p. ex. ACh, VIP, GRP, enképhalines

Système nerveux entérique • SNE joue un rôle important pour intégrer le progrès ou l'acheminement de la nourriture dans chaque compartiment selon son degré de digestion • p. ex. motilitédoit être coordonnée avec la sécrétion d'enzymes, l'absorption des éléments nutritifs qui dépend aussi du débit sanguin, • Au-delà de 30 neurotransmetteurs ont été identifiés dans le système nerveux entérique • On ne doit pas oublier l'influence importante du système nerveux autonome parasympathique (motilité, sécrétions)

Contrôle nerveux du système digestif Modèle de contrôle du système digestif = récepteurs → centre de contrôle → effecteurs • Récepteurs (détecteurs): • présents dans la paroi du tube digestif • détectent les stimuli: • distension du tube digestif active les mécanorécepteurs • présence d'aliments stimule les chimiorécepteurs • osmolarité, acidité, nutriments (protéines) • Centre de contrôle (intégration des stimuli): • plexus nerveux: myentérique, sous-muqueux • cellules interstitielles de Cajal (ICC) • Effecteurs: • glandes, muscles lisses

Contrôle nerveux du système digestif

Cholécystokinine (CCK) protéines lipides Stimuli: lipidesprotéinesdigérées facteurs relâchant CCK Sécrétée par les cellules iduodénales et jéjunales CCK se lie au récepteur CCK-A* ainsiqu'au récepteur CCK-B (récepteur: gastrine) Acidegras (C8+) Monoglycérides Peptides Acidesaminés(Phe,Trp) PeptidesduodénauxrelâchantCCK Relâchement CCK

Cholécystokinine (CCK) • Actions: • Contractions de la vésiculebiliaire • Sécrétionsenzymatiquespancréatiques(anciennementconnuecommepancréozymine) • Augmente l'effet de la sécrétine • Ralentit la vidangegastrique Effet trophiquepancréas Vidange et sécrétions gastriques Augmente l'effetde la sécrétine CCK Enzymes pancréatiques Contractions vésicule biliaire

Contrôle des sécrétions biliaires

Sécrétine fait partie de la même famille d'hormonesque GIP, glucagon, VIP Peptide insulinotropique gastrique (GIP) Glucagon Acidesgras Sécrétion d'acide gastrique Duodénum pH < 4.5 Relâchement sécrétine Sécrétine est relâchée par les cellules S duodénales Stimuli: pH < 4.5 , présence d'acides gras

Sécrétine Actions: augmente les sécrétions de HCO3- du pancréaset du foie diminue l'effet de la gastrine / réduit la sécrétion d'acide gastrique Sécrétion de HCO3- pancréatique Vidange et sécrétions gastriques Sécrétine Effet trophiquepancréas SécrétionHCO3- hépatique

Contrôle des sécrétions pancréatiques

Peptide insulinotropique gastrique (GIP) Glucose Anciennementnommépeptide inhibiteurgastriqueàcause de son rôlecommeentérogastrone Sécrétée par les cellules K duodénales et jéjunales Stimuli: glucose, acidesgras et acidesaminés Acide gras Acides aminés RelâchementGIP

Peptide insulinotropique gastrique (GIP) • Actions: • Stimule la sécrétion d'insuline( = incrétine) • expliquepourquoile glucose oralstimule plus le relâchement d'insulineque le glucose administré par voiei.v. • Entérogastrone (inhibition sécrétion et motilitégastrique)* *Vidange et sécrétionsgastriques Augmente la libérationde l'insuline GIP *uniquement à des doses supra-physiologiques

Glucagon-Like Peptide 1 (GLP-1) • Peptide ressemblant au glucagon • Également une incrétine • Relâché suite à l'ingestion d'un repas Vidange et sécrétions gastriques Augmente la libérationde l'insuline Relâchementdu glucagon GLP-1 Stimule la satiété etréduit la prise de poids

GLP-1GIP • Les incrétines ont une durée de vie courte car elles sont détruites par la dipeptidyl-peptidase-4 (DPP-4 ).

Fonctions du système digestif • Les nutriments (glucides , protéines et lipides) transportés du milieu extérieur fournissent l'énergie nécessaire au métabolisme basal et à la thermogénèse • Nous discuterons également de l'absorption de certainsmicroéléments importants (vitamines et minéraux)

Digestion mécanique • Mastication: • mélange avec la salive pour faciliter la déglutition • Pétrissage gastrique (segmentation) • avec la mastication, cherche à augmenter le rapport surface-volume des particules

grandes lignes - Transformation du bol alimentaire et relâchement graduel du chyme gastrique vers le duodénum - la vidange gastrique est atténuée par la présence des composantes du chyme au niveau du duodénum et de l'iléon

Digestion chimique et absorption des nutriments • Digestion / absorption des glucides • Digestion / absorption des protéines • Digestion / absorption des lipides

Digestion et absorption des glucides: survol ** ** * ** * ∼ 45% de notre diète est composée de glucides

diète amidon(amylose, amylopectine) glycogène lactose sucrose Amylasesalivaire Amylase Pancréatique oligosaccharides dextrinase* maltose maltase* lactase* sucrase* glucoseglucose + glucose + galactose fructose La digestion des glucides débute avec l'amylase salivaire, remplacée par l'amylase pancréatique

Digestion des glucides (lumen) α amylase salivaire est inactivée par l'acide gastriqueα amylase pancréatique digère les liens glycosidiques pour libérer: dextrines, maltose et maltotriose

Digestion des glucides: enzymes intestinales* La digestion continue au niveau de la bordure en brosse à l'aide de glucoamylase* (ou maltase*) et de sucrase/isomaltase* (ou dextrinase*) qui agissent sur les dextrines, le maltose et le maltotriose pour libérer du glucose. Tréhalose La lactase*, sucrase* ettréhalase* agissent sur les disaccharides ingérés

Scénario clinique • Défectuosité/réduction du niveau d'enzymes de la bordure en brosse (i.e. lactase) résulte en la fermentation des produits non digérés par la flore intestinale • Cette fermentation,si excessive, peut produire • gaz, distension et gonflement abdominaux, inconfort • De plus, l'augmentation de l'osmolarité reliée aux produits de fermentation des glucides entraîne une rétention d'eau intestinale et donc unediarrhéedémontrant un mécanisme de nature osmotique

Scénario clinique On peut détecter la présence d'une intolérance au lactose • par un test de lactose à jeun • suite à l'ingestion de lactose, • observation de symptômes G.I. ou absence de ↑ glucose sanguin • par test d'immunodétection de lactase au niveau de la bordure en brosse • en mesurant la présence de H2(produit de fermentation du lactose) au niveau de l'air expiré déficienceen lactase

Absorption des glucides Des transporteurs dans la membrane apicale et basolatérale permettent aux nutriments de traverser les entérocytes et de passer au sang.

seuls les monosacchariessontabsorbés glucose, galactose transport actifsecondaire fructose diffusion facilitée • apical * diffusion facilitée Fructose

Digestion et absorption des protéines acideHCl Enzymes pancréatiques participant à la digestion des protéines

Digestion des protéines • débutedansl’estomac • pepsinogènepH acidepepsine • pepsineestinactivéedans le duodénum (pH>5) • présencede nourrituredans le duodénumstimule la sécrétion de cholécystokinine (CCK) • stimule les enzymes pancréatiques • trypsinogène, chymytrypsinogène, proélastase, procarboxypeptidases • + amylase, lipase,nucléase • augmentel’effet de la sécrétine(bicarbonate)

Pourquoi les protéases pancréatiques ne détruisent-elles pas les cellules/conduits pancréatiques lors de leur sécrétion?

inactifs bordure en brosse actifs

Digestion et absorption des protéines La digestion des protéines résulte en des acides aminés, des dipeptides et des tripeptides … les peptides seront digérés par des peptidases intracellulaires suite à leur l'absorption

Absorption des acides aminés / peptides Les acides aminés, les dipeptides et les tripeptides sont absorbés par des co-transporteurs* (*entre autres, il existe des transporteurs pour des acides aminés neutres, basiques,dicarboxyliques, imino)

Scénario clinique • Insuffisance pancréatique (p. ex. pancréatite chronique reliée à l'alcoolisme): une malabsorption des protéines n'apparaît pas avant une perte de 90% de la fonction exocrine du pancréas • On verra plutôt d'abord des symptômes de malabsorption au niveau des lipides/ou des vitamines • Des malabsorptions d'acides aminés spécifiques peuvent être comblées par une alimentation riche en protéines de sorte à pour contourner le transporteur défectueux par l’entremise des transporteurs de dipeptides/tripeptides

Digestion et absorption des lipides lipase

Digestion des lipides • lipase linguale et lipase gastrique peuvent entamer la digestion des lipides au niveau de la bouche et de l'estomac • pétrissage de l'estomac aide à séparer les gouttelettes de lipides • les sels biliaires aident à disperser les gouttelettes - émulsification

Digestion des lipides Produits de digestion des triglycérides Lipase pancréatique digère la majorité des lipides triglycéride monoglycéride acidesgras Note: le pancréas relâche aussi une colipase qui est activée par la trypsine La colipase augmente l'activité de la lipase pancréatique

Note: le pancréas relâche aussi une colipase qui est activée par la trypsine La colipase augmente l'activité de la lipase pancréatique Note: les sels biliaires participent non seulement à l'émulsification des lipides mais aussi à la formation des micelles (petites vésicules de lipides) contenant les produits de la digestion des lipides. Les sels biliaires sont ensuite récupérés de façon spécifique au niveau de l'iléon et sont recyclés au niveau du foie (cycle entéro-hépatique). Recyclage entérohépatique des sels biliaires Les produits de digestion des lipides sont contenus à l'intérieur de micelles

Absorption des lipides micelles diffusion Resynthèse La plupart des produits de digestion des lipides sont absorbés par diffusion. Les triglycérides sont resynthétisés à l'intérieur des entérocytes et sont mis en réserve sous forme de chylomicrons.

Absorption des lipides Ces chylomicrons seront acheminés à la circulation sanguine par l'entremise des vaisseaux chylifères du système lymphatique.

Absorption du cholestérol Lorsque la micelle vientàproximité de l'entérocyte, le cholestérolestabsorbé par l'entremise d'un canal, Niemann Pick C1-Like1 (NPC1L1). Ce canal est la cible de l'antagoniste de l'absorption intestinale du cholestérol (ezetimibe)

Scénario clinique • symptôme d'une malabsorption de lipides : stéatorrhée • Selles huileuses, fétides, flottantes • peut aussi être provoquée par une motilité intestinale trop rapide • peut également survenir suite: • ↓ de l'activité enzymatique du pancréas (p. ex. pH chyme trop acide inactivant les lipases) • Un problème relié aux sels biliaires • ↓ recirculation entérohépatique • obstruction vésicule biliaire • déconjugaison au niveau intestinal Note: la teinture de Soudan est utilisée comme test qualitatif pour noter la présence de gouttelettes de lipides dans les matières fécales

Absorption: rôle du côlon 20% des glucidesingéréspeuvent se rendre au côlon sans êtredigérés. Cecipourraitreprésenteruneperteimportante de calories. La floreintestinale du côlonpeut fermenter cesglucidesafin de produire des acidesgrasàchaînescourtes (short-chain fatty acids, SCFA) qui peuventêtreréabsorbés/récupérés par le côlon. Par contre, en quantité excessive, la fermentation des glucides (p. ex. lactose) au niveau du côlonentraîne des sellesacides, unediarrhéeosmotique et une production excessive de gaz (CH4, H2) en quantité excessive en temps normal Nutriments absorbés au niveaudu côlon:SCFA (acidesgrasàchaînescourtes)+eau +vitamine K glucides

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