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Physiologie des grandes fonctionsPhysiologie des grandes fonctions

Physiologie digestive

Fanny Pilot-Storck

Introduction

La physiologie digestive : une fonction passionnante !

Des records

Consultations vétérinaires…

Foie

Colon

Jéjunum

D’après Atlas d’anatomie du chien et du chat,J. Ruberte et J. Sautet

Homme : 400m2 de surface d’échange Vache : rumen de 200L

Bactéries > cellules propres de l’organisme

Un centre neuro-hormonal de premier plan« petit cerveau » : 100.106 neuronesAutomatisme, intégration de réflexes courts>30 neurotransmetteurs, hormones, facteurs paracrines

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Introduction

La physiologie digestive : une fonction passionnante ! Des défis

Transformer le milieu extérieur en milieu intérieurpH, composition, éléments indigestes, contendants…

FoieEstomac

Intestin

D’après Atlas d’anatomie du chien et du chat, J. Ruberte et J.Sautet

Adaptations de l’activité motrice et des sécrétionsEquilibre efficacité / respect des structures

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

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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 transformationdes aliments en nutriments, molécules absorbables.

préhension - mastication - déglutitionphénomènes 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

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Physiologie de la DigestionPhysiologie de la Digestion

Physiologie digestive chezles animaux domestiques

Introduction

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 carnivoresPhénomènes 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

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• Préhension des aliments, Mastication• Déglutition

• Motricité de l'œsophage• Motricité gastrique

• Motricité intestinale

• Vomissement - défécation

Motricité de la région bucco-pharyngée

Motricité du tube digestif

Motricité bucco-pharyngée

La mastication : réduction physique de la taille des aliments

- primaire

- secondaire : rumination, ou activité mérycique

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La mastication

Mouvements et EMG des muscles masticateurs chez le Lapin

D'après Nakatura et Katakura, 1995. Neuroscience research, 23, 1-19.

Comportement rythmique (à déterminisme neuronal)

I IIa IIb

Décérébration :• Maintien de la mastication

• Diminution de l'amplitude desmouvements masticateurs

• Amplitude maintenue aprèsstimulations des voies

pyramidales

• 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.


La mastication

il existe un centre du rythme

L'AMC est responsable de l'amplitude des mouvements

: contrôle par l'Aire Masticatoire Corticale

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: le Générateur Central du Rythme masticatoire (GCR)

Expérience d'enregistrement de l'activité électrique d'un seul neurone (Cochon d'Inde)

(Formation parvocellulaire)


La mastication

D'après Nakatura et Katakura, 1995.Neuroscience research, 23, 1-19.

: intégration périphérique

• Déterminisme central doubleAMCCGR

• Réflexe complexeStimuli centraux (ganglions de la base)Stimuli périphériques(mécanorécepteurs face, bouche,gencives, langue, muscles)Voies centripètes : V et IX

• Intégration sensoriellevia le noyau sensoriel du nerf V

D'après S.I. Fox, 1999. Human physiology, 6th ed. Mc Graw Hill


La mastication

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Déglutition : phases orale et pharyngée

D’après Atlas d’anatomie du chien et du chat, J. Ruberte et J. Sautet

Larynx

Oesophage

Pharynx

Air

Aliments


Déglutition : phases orale et pharyngée

D’après Atlas d’anatomie du chien et du chat, J. Ruberte et J. Sautet

Centre bulbairede la déglutition

V, IX, X

→ Apnée, fermeture du larynx, progression des aliments(V, IX, X)

Air

Aliments

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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)



D'après Sang et Goyal, 2001 Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol, 280, G191-200.

Souris

Déglutition : stimulation du nerf laryngé supérieur

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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

Lésion chirurgicale du nerf laryngé

réinnervation par la branche supérieure du nerf phrénique

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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

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• Chien

• Œsophage : musculature striée

• SOI : musculature lisse (jonctions gap)

• Partie moyenne • Partie sphinctérienne

Cavéoline-3 : membranes fms Myosine du muscle lisse

Motricité œsophagienne

Chien, chat

1 - Mégaœsophage idiopathique• ? primaire ICC

• secondaire : neuro-myopathie

• 7-15 ans

• Setter irlandais, Labrador, Berger A., Schnauzer nain…

2 - Reflux gastro-œsophagien œsophagite

Photo : Stéphane Blot

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cellules de Chat isolées en culture


mesure de la pression interne

Endocrine : gastrinemotiline

paracrine pH, PGF2α

Régulation chimique

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Plan


Motricité bucco-pharyngo-œsophagienneMotricité gastrique & intestinale

dilatation/torsion, régurgitation, iléus, intussusception, hypermotricité

vomissement, constipation

II. Phénomènes chimiques de la digestion

III. Absorption des nutriments

Motricité gastrique et intestinale

Mécanisme et régulation des mouvements

• La motricité du tube digestif est permise par des fibres musculairesinnervées par :

- le système neurovégétatif (musculeuse et sphincters lisses)- le système somatique (sphincters striés)

F. Bernex, ENV AlfortDuodénum de chien

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• 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 (100.106) harmonisent les contractions

mouvements fonctionnels



• les plexus nerveux : sous-muqueux, myentérique• Automatisme, intégration, réception efférences



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l'automatisme est assuré par les cellules de Cajal (ICC)



l'automatisme est assuré par les cellules de Cajal (ICC) les potentiels d'actions sont transmis aux cellules musculaires les neurones des plexus (100.106) harmonisent les contractions



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• La motricité du tube digestif est intégrée par :

le système nerveux (afférences et efférences)

des hormones du tractus gastro-intestinal (peptides)

des facteurs paracrines

stimulation : Ach, substance P, 5-HT, GRP inhibition : NorA, dopamine, NO, VIP, CGRP

stimulation : gastrine, motiline inhibition : sécrétine, GIP, CCK

stimulation : histamine, prostaglandines inhibition : somatostatine



Automatisme : les cellules interstitielles de Cajal (ICC)

• Origine embryologique

• Identification

• Localisation tissulaire

• Propriétés électriques

• Mise en évidence de leur rôle



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• Origine embryologique

cellules mésenchymateuses de même origine que les

fibres musculaires lisses

mésoderme

¢ progénitrice

¢ musculaire ¢ interstitielle de Cajal


Automatisme : ICC

Automatisme : ICC

• Identification

morphologique µie optique µie eique

forme étoilée

x 400

un cytoplasme dense

de nombreuses mitochondries

hétérochromatine dense périnucléaire

d'après Lee et al., 1999. Am J Phy Gastro 277, G409.x 15000


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Automatisme : ICC

• Identification

moléculaire

elles expriment c-kit

Estomac de : B-souriceau nouveau-né

C-embryon E15.5

d'après Bernex et al., 1996. Development 122, 3023-3033


Automatisme : ICC

• Localisation tissulaire côlon sigmoïde humain, couche circulaire

d'après He et al., 2000. Gastroenterology 118, 14-20.

c-kit (¢ de Cajal)

PGP(neurones)


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Anomalie de l'automatisme par les ICC

d'après Sanders et al., 2002. Am J Phy Gastro 282, G747.

• Mise en évidence indirecte de leur rôle

modèles animaux, maladies humaines, expérimentation

gastroparésie des diabétiques

iléus de subocclusion intestinale

constipation chronique


Automatisme : ICC




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Automatisme : ICC



c-kit

antre distal

antre proximal


Automatisme : ICC




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Eléments d'électrophysiologie

Le potentiel de membrane

P.A. d'une cellule sinusale cardiaque

Dépolarisation lente diastolique

Eléments d'électrophysiologie

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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

- 50 mV

- 40 mV

- 30 mV


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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

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• A fonction différente, motricité particulière estomac

fundus corps et antre

1- relâchement réceptif 2- brassage et fragmentation 3- vidange


Mouvements





Mouvements

1- relâchement réceptif :

Arrivée du bol alimentaire→ réflexe vago-vagal (VIP)→ relaxation de la partie orale

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Mouvements

2- brassage et fragmentation :

Zone du croissant → vagues de contractionParoi musculaire épaisse → brassage, fragmentation, fermeture du pyloreChyme : passage du pylore ou rétropulsion vague, gastrine, motiline ortho, sécrétine, GIP





Mouvements

3- vidange :

A jeûn, toutes les 90 min motiline

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• 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 / T50 / 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



Mouvements

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les techniques utilisées

la scintigraphie (99mTc) la radiographie utilisant le sulfate de baryum la radiographie utilisant des sphères imprégnées (BIPS®) le test expiratoire utilisant le 13C-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 13C-octanoate de sodium


Mouvements

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• Temps de vidange chez le Chien les résultats comparatifs

la scintigraphie (99mTc) vs les BIPS®


Mouvements

• Temps de vidange : variations estomac


Mouvements

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• Temps de vidange chez le Chien les résultats globaux


Mouvements

• hypoglycémie• goût, odorat


Régulation de la motricité gastrique

distension réflexe vago-vagal

VIP, NORelaxationréceptive

Ach

GRP

Gastrine

Fermé

¢ D (pH<3)CGRP

CCKsécrétine

GIPpH

hyperosmolarité

ouvert

Motiline

SIH

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