Physiologie gastro-intestinale

La stimulation de ces contractions provient probablement de cellules de muscle lisse modifiées appelées cellules interstitielles de Cajal. Ces cellules provoquent des cycles spontanés de potentiels à ondes lentes pouvant entraîner des potentiels d'action dans les cellules des muscles lisses. Ils sont associés au muscle lisse contractile via des jonctions gap. Ces potentiels à ondes lentes doivent atteindre un seuil pour que le potentiel d'action se produise, après quoi des canaux Ca²⁺ sur le muscle lisse s'ouvrent et un potentiel d'action apparaît. Au fur et à mesure que la contraction est évaluée en fonction de la quantité de Ca²⁺ entrant dans la cellule, plus la durée de l'onde lente est longue, plus les potentiels d'action sont nombreux. Ceci, à son tour, entraîne une plus grande force de contraction du muscle lisse. L'amplitude et la durée des ondes lentes peuvent être modifiées en fonction de la présence de neurotransmetteurs, d'hormones ou d'autres signaux de signalisation paracrine. Le nombre de potentiels d'onde lente par minute varie en fonction de l'emplacement dans le tube digestif. Ce nombre varie de 3 vagues par minute dans l'estomac à 12 vagues par minute dans les intestins[4].

Les schémas de la contraction GI dans son ensemble peuvent être divisés en deux schémas distincts, le péristaltisme et la segmentation. Entre les repas, le complexe moteur en migration est une série de cycles d'ondes péristaltiques en phases distinctes commençant par la relaxation, suivie d'un niveau d'activité croissant pour atteindre un niveau d'activité péristaltique maximal durant 5 à 15 minutes[5]. Ce cycle se répète toutes les 1,5 à 2 heures mais est interrompu par l'ingestion de nourriture. Le rôle de ce processus est susceptible de nettoyer le système digestif des bactéries et des aliments en excès[6].

Animation péristaltique

Le péristaltisme est l’un des schémas qui se produisent pendant et peu de temps après un repas. Les contractions se produisent dans les vagues qui parcourent de courtes sections du tube digestif d’une section à l’autre. Les contractions se produisent directement derrière le bol alimentaire contenu dans le système, le forçant vers l'anus dans la prochaine section relâchée du muscle lisse. Cette section relâchée se contracte ensuite, générant un mouvement progressif du bolus entre 2 et 25 cm par seconde. Ce modèle de contraction dépend des hormones, des signaux de paracrine et du système nerveux autonome pour une régulation adéquate[4].

La segmentation se produit également pendant et peu après un repas sur de courtes distances, selon des schémas segmentés ou aléatoires le long de l'intestin. Ce processus est effectué par les muscles longitudinaux qui se détendent tandis que les muscles circulaires se contractent en sections alternées, mélangeant ainsi la nourriture. Ce mélange permet aux enzymes alimentaires et digestives de maintenir une composition uniforme et d'assurer le contact avec l'épithélium pour une absorption adéquate[4].

La seconde sécrétion vitale du tractus gastro-intestinal est celle des enzymes digestives sécrétées dans la bouche, l'estomac et les intestins. Certaines de ces enzymes sont sécrétées par des organes digestifs accessoires, tandis que d'autres sont sécrétées par les cellules épithéliales de l'estomac et de l'intestin. Alors que certaines de ces enzymes restent incrustées dans la paroi du tractus gastro-intestinal, d’autres sont sécrétées sous forme de proenzyme inactive[4]. Lorsque ces proenzymes atteignent la lumière du tractus, un facteur spécifique à une proenzyme particulière l'activera. La pepsine, sécrétée dans l’estomac par les cellules principales, en est un excellent exemple. La pepsine sous sa forme sécrétée est inactive ( pepsinogène ). Cependant, une fois atteint la lumière gastrique, il est activé en pepsine par la concentration élevée en H +, devenant une enzyme essentielle à la digestion. La libération des enzymes est régulée par des signaux neuronaux, hormonaux ou paracrines. Cependant, en général, la stimulation parasympathique augmente la sécrétion de toutes les enzymes digestives.

Le mucus est libéré dans l'estomac et l'intestin et sert à lubrifier et à protéger la muqueuse interne du tractus. Il est composé d'une famille spécifique de glycoprotéines appelées mucines et est généralement très visqueux. Le mucus est constitué de deux types de cellules spécialisées appelées cellules de mucus dans l'estomac et de cellules caliciformes dans les intestins. Les signaux d'augmentation de la libération de mucus comprennent les innervations parasympathiques, la réponse du système immunitaire et les messagers du système nerveux entérique[4].

La bile est sécrétée dans le duodénum de l'intestin grêle par la voie biliaire principale. Il est produit dans les cellules du foie et stocké dans la vésicule biliaire jusqu'à sa libération au cours d'un repas. La bile est formée de trois éléments: les sels biliaires, la bilirubine et le cholestérol. La bilirubine est un déchet de la dégradation de l'hémoglobine. Le cholestérol présent est sécrété avec les fèces. Le composant sel biliaire est une substance active non enzymatique qui facilite l'absorption des graisses en l'aidant à former une émulsion avec de l'eau en raison de sa nature amphotère. Ces sels se forment dans les hépatocytes à partir d'acides biliaires associés à un acide aminé. D'autres composés, tels que les produits de dégradation du médicament, sont également présents dans la bile[5].

Les réflexes longs sur le système digestif impliquent un neurone sensoriel qui envoie des informations au cerveau, qui intègre le signal puis envoie des messages au système digestif. Dans certaines situations, les informations sensorielles proviennent du tube digestif lui-même; dans d'autres, les informations proviennent de sources autres que le tractus gastro-intestinal. Lorsque cette dernière situation se produit, ces réflexes sont appelés réflexes à action directe. Ce type de réflexe inclut des réactions aux aliments ou des effets déclencheurs de danger dans le tractus gastro-intestinal. Les réponses émotionnelles peuvent également déclencher une réponse gastro-intestinale telle que les papillons dans l'estomac se sentir nerveux. Les réflexes feedforward et émotionnels du tractus gastro-intestinal sont considérés comme des réflexes céphaliques[4].

Le contrôle du système digestif est également assuré par l'ENS, qui peut être considéré comme un cerveau digestif pouvant aider à réguler la motilité, la sécrétion et la croissance. Les informations sensorielles provenant du système digestif peuvent être reçues, intégrées et traitées uniquement par le système entérique. Lorsque cela se produit, le réflexe est appelé réflexe court[4]. Bien que cela puisse être le cas dans plusieurs situations, l'ENS peut également fonctionner conjointement avec le CNS ; les afférences vagales des viscères sont reçues par la moelle, les efférents sont affectés par le nerf vague. Lorsque cela se produit, le réflexe s'appelle réflexe vagovagal. Le plexus myentérique et le plexus sous - muqueux sont tous deux situés dans la paroi de l'intestin et reçoivent des signaux sensoriels de la lumière de l'intestin ou du système nerveux central[5].

Les peptides GI sont des molécules de signal qui sont libérées dans le sang par les cellules GI elles-mêmes. Ils agissent sur divers tissus, notamment le cerveau, les organes accessoires de la digestion et le tractus gastro-intestinal. Les effets vont des effets excitateurs ou inhibiteurs sur la motilité et la sécrétion aux sentiments de satiété ou de faim lorsqu’ils agissent sur le cerveau. Ces hormones appartiennent à trois grandes catégories, les familles de la gastrine et de la sécrétine, la troisième étant composée de toutes les autres hormones contrairement à celles des deux autres familles. D'autres informations sur les peptides gastro-intestinaux sont résumées dans le tableau ci-dessous[7].