L’automatisme intestinale et le contrôle nerveux des différentes fonctions digestives

1. L’automatisme intestinale et le contrôle nerveux des différentes fonctions digestives Update 11 septembre 2010

2. Régulation des fonctions digestives • Les fonctions de sécrétion, de motricité et d’absorption doivent être intégrée pour assurer la digestion et l’absorption optimale des aliments • Le tube digestif possède un système nerveux intrinsèque qui lui donne une large autonomie (ex: automatismes moteurs), le système nerveux extrinsèque assurant les intégrations spatiales et temporelles des fonctions.

3. Le système nerveux de l’intestin • Système nerveux intrinsèque • Fait partie du système nerveux autonome (SNA) • Parasympathique • Nerfs vagues et pelviens • Sympathique • Système nerveux extrinsèque (ou entérique) • Forment des réseaux dont les plexus myentérique et sous-muqueux sont les plus importants • Sont interconnectés avec le système nerveux extrinsèque

4. 1-Le système nerveux intrinsèque

5. La paroi musculaire digestive • Deux couches musculaires de fibres lisses • Couche longitudinale • Manchon (IG) ou bande (Tenia coli) • Couche circulaire • Une Couches oblique supplémentaire dans l’estomac • Muscle strié • Œsophage, sphincter anal externe

6. Les couches musculaires du tube digestif Epithelium Muscularis mucosa Muscularis interna Couche (fibres) circulaire Muscularis externa Couche (fibres) longitudinale

7. La fibre lisse intestinale • Petites fibres (10 µm de diamètre, 50-200µm de long) • Possède beaucoup d’actine et peu de myosine • Sont regroupées pour former des faisceaux (fasciae) entourés de conjonctif. • Les fasciae forment les couches musculaires

8. Le système nerveux intramural: les plexus sous-muqueux et myentérique

9. Plexuses innervate muscle & secretory cells of the GI tract

10. 2-Automatisme intestinal

11. Automatisme: mise en évidence in vitro d’activité phasiques Tension temps Contractions spontanées Fragment isolé d’intestin

12. Les 2 types de fibres lisses:Unitaires et multiunitaires

13. Fibres lisses unitaires et multiunitaires Synaptic vesicles Synaptic vesicles Motor axon varicosities Motor axon • Unitaires • la plupart des fibres lisses gastro-intestinales Couplées entre-elles (assure la synchronisation) avec des jonctions serrées ou nexus) • Activité spontanée (myogénique) • l’étirement provoque la contraction • contraction indépendante d’une commande nerveuse • Pas de jonctions neuromusculaires • Coordonnées par les cellules de Cajal • Multi-unitaire • .Réticulo-rumen, vessie • Pas d’activité spontanée • pas de réponse à l’étirement • activation par des neurones moteurs • présence de jonctions neuromusculaires

14. Automatisme des fibres musculaires: rôle du système nerveux • Fibre musculaire striées • pas d’automatisme mais commande nerveuse • Fibre lisse unitaire(ex. intestin) • automatisme • Genèse de l’activité indépendante du système nerveux (origine myogénique) mais contrôle (modulation) de l’activité motrice • Fibres lisses multi-unitaires (ex. réseau/rumen, vessie) • Pas d’automatisme • Commande nerveuse

15. Les cellules de Cajal:Cellules à l’origine de l’automatisme des fibres lisses gastro-intestinales

16. Les cellules interstitielles de Cajal forment un réseau qui interconnectent entre-elles les fibres lisses musculaires • Les cellules de Cajal ne sont pas des cellules nerveuses mais des cellules d’origine mésenchymateuse • Le mésenchyme s'oppose au parenchyme qui désigne les tissus des organes nobles. Le mésenchyme est un tissu considéré comme un tissu de remplissage et de soutien. • Elles jouent le rôle de pacemaker de l’intestin et elles assurent la genèse des ondes lentes • Elles contrôlent la fréquence et la propagation des contractions intestinales car connectées aux fibres lisses qui elles-mêmes sont interconnectées par des jonctions serrées (points de faible résistance facilitant le passage de la dépolarisation entre 2 cellules)

17. Les contractions musculaires du tube digestif • Contractions phasiques (fréquence de l’ordre de le seconde ou de la minutes) • Intestin grêle, antre gastrique… • Contractions toniques (fréquence de l’ordre de l’heure) • Sphincter œsophagien inférieur (LES), sphincters iléo-caecal et anal.

18. 3-Genèse des ondes lentes, ondes rapides (potentiels de pointe) et activité mécanique des fibres lisses

19. Contraction musculaire lisse et mouvements des ions intracellulaires • Les contractions musculaires sont associées à des mouvements intracellulaires de calcium • On observe des variations régulières du potentiel de membrane nommées ondes lentes (OL); ces ondes lentes ne sont associées à aucun mouvement (pour l’intestin mais pas l’estomac). • Des signaux électriques appelés potentiels d’action ou potentiel de pointe (PP) (spikes) se superposent aux OL

20. Relation entre dépolarisation et activité mécanique

21. Electrophysiologie de la cellule intestinale • Ondes lentes • Potentiel de repos faible (-60 mV) • Dépolarisation partielle de 10-15 mV • Fréquence détermine le rythme électrique de base (REB) • 3/min au niveau du fundus • 12-15/min: duodénum • 8 /min :iléon • Ont pour origine une interaction entre les cellules de Cajal et les autres cellules lisses (forment un cable)

22. Electrical activity occurs at different frequencies in stomach, small intestine and colon

23. Electrophysiologie de la cellule intestinale • Ondes rapides ou potentiels de pointes • Vrai potentiel d’action • Passe au dessus des - 40 mV pour atteindre presque le 0 • Durée d’un potentiel de pointe: 20 ms • Dépolarisation liée à des canaux calciques (pénétration de Ca++) et très peu de Na+

24. Couplage des fibres lisses intestinales de la couche longitudinale • Présence de jonctions serrées entre les cellules (tight junctions) des fibres lisses • Assure une solution de continuité entre les cellules • Donne à l’ensemble des propriétés de syncytium • Le système nerveux n’est pas indispensable à la propagation des OL

25. Ondes lentes (couche longitudinale) & activité rapide (couche circulaire) • Pour l’intestin, le plateau de dépolarisation des OL de la longitudinale n’est jamais surchargé de potentiels rapides (contrairement à ce qui est vu pour l’estomac) mais l’activité électrique de l’OL se propage de façon électrotonique à la couche circulaire qui pourra ou non se trouver dépolarisée par cette OL

26. L’onde péristaltique implique une propagation synchrone sur une section intestinale des OL OL Temps zéro 5 secondes plus tard

27. Propagation électrotonique des OL sur la longitudinale Intestin grêle Colon Propagation asynchrone des OL sur une section: mixage Propagation synchrone des OL sur une section : péristaltisme

28. 4-Système nerveux intramural

29. Les cellules de Cajal assurent le relais entre l’innervation intrinsèque intramurale et la musculature lisse varicosités axonale Innervation extrinsèque Cellule de Cajal Muscle lisse Les neurotransmetteurs diffusent à partir des varicosités axonales vers les cellules interstitielles de Cajal (organisation synaptique dite en passage)

30. Les plexus • Le système nerveux entérique est constitué de deux plexus ganglionnaires qui s'étendent sur toute la longueur du tube digestif • le plexus myentériquequi se trouve entre les couches musculaires longitudinale et circulaire et qui contrôle la motricité • le plexus sous-muqueuxsitué entre la couche musculaire circulaire et la muqueuse intestinale et qui contrôle les sécrétions

31. Plexuses innervate muscle & secretory cells of the GI tract

32. le système nerveux intrinsèque: les plexus • Les plexus sont des structures type système nerveux central avec vésicules synaptiques, des cellule gliales… • d'où son nom anglais : brain gut axis (littéralement : cerveau viscéral). • Il est connecté au système nerveux central via le nerf vague.

33. Les plexus de la paroi digestive sont contrôlés par l’innervation extrinsèque Plexus Système nerveux extrinsèque

34. Contrôle du système nerveux intrinsèque par le système nerveux extrinsèque (parasympathique & sympathique)

35. Les neurones des plexus • Neurones cholinergiques • Excitateur • Neurones inhibiteur non-adrenergique • Purinergiques (récepteurs à l’adénosine, ATP…) • Présence d’un tonus inhibiteur permanent • le VIP & le l’oxyde nitrique (NO) sont les 2 principaux neuromédiateurs des motoneurones inhibiteurs • Responsable de l’iléus paralytique • Ils représentent la voie terminale de l’innervation extrinsèque

36. Rôle des neurones des plexus • Indispensable à la formation de l’onde péristaltique c’est-à-dire à la coordination temporelle des différents événements: • de contraction en amont • de relâchement en aval loi de l’intestin

37. 5-Contrôle des fonctions digestives (motricité, sécrétions…) par le système nerveux périphérique

38. Système nerveux périphérique Système nerveux autonome Système nerveux somatique Système nerveux parasympathique Système nerveux sympathique Activation Diffuse Activation Selective Muscle squelettique Glandes, Muscle lisse & coeur

39. Organisation neuronale du SNA

40. Axone myélinisé du motoneurone issu du SNC (pas de ganglion) Organisation du SNA avec ses 2 neurones: le premier, préganglionnaire (1), est légèrement myélinisé; le second(2), postganglionnaire n’est pas myélinisé.. 1 2 1

41. Neurones pré- et postganglionnaires:Parasympathique

42. Neurones pré- et postganglionnaires sympathiques

43. Comparaison des systèmes nerveux somatique et autonome

44. Système nerveux extrinsèque du tube digestif • Double innervation • Parasympathique • Sympathique

45. Parasympathique Fibres préganglionnaires (longues, en bleues) Fibres postganglionnaires (courtes, enrouges)

46. Fibres préganglionnaires (bleues) Sympathique Fibres postganglionnaires (rouges)

47. Innervation extrinsèque et couplage aux plexus Plexus myentérique Plexus sous-muqueux

48. Le système parasympathique

49. Le système parasympathique:fonctions • Rôle majeur dans l’inhibition de la motricité (relaxation vagale de l’estomac, réflexe de déglutition..) via par le système purinergique • Effets inotrope et chronotrope négatifs sur les contractions de l’estomac • Stimulation de la motricité intestinal (rôle modeste ou nul) • Stimulation des sécrétions digestives

50. Le système sympathique