Digestion and Absorption of Carbohydrates (PDF)

DIGESTION – ABSORPTION CAPSULE 8 LES HYDRATES DE CARBONE Les glucides représentent 45-55 % de l’apport énergétique journalier soit environ 250 à 500 g/j. Les glucides alimentaires sont composés essentiellement par : • les amidons : o amylose : chaîne linéaire de molécules de glucose reliées par des...

DIGESTION – ABSORPTION CAPSULE 8 LES HYDRATES DE CARBONE Les glucides représentent 45-55 % de l’apport énergétique journalier soit environ 250 à 500 g/j. Les glucides alimentaires sont composés essentiellement par : • les amidons : o amylose : chaîne linéaire de molécules de glucose reliées par des liaisons 1-4. o amylopectine : chaîne de molécules de glucose reliées par les liaisons 1-4 avec des branchements, en 1-6, d’autres chaînes de molécules de glucose (=structure ramifiée) • le saccharose ou sucrose, disaccharide composé d’un glucose et un fructose ; c’est le sucre de table, généralement issu de la betterave • le lactose, disaccharide du lait, composé d’un glucose et un galactose En moindre quantité, on trouve : • du fructose, seul monosaccharide : présent dans le miel, les fruits • du tréhalose, disaccharide composé de 2 molécules de glucose : présent dans les champignons • du glycogène : chaîne de glucoses ramifiée (comme l’amylopectine avec des liaisons en 1-4 et en 1-6). Les fibres alimentaires sont des glucides qui ne sont pas digérés par les enzymes intestinales et donc ne sont pas absorbées. Elles parviennent intactes au colon. D’autres sucres alimentaires sont aussi peu ou pas digérés dans le grêle et parviennent au côlon : fructo-oligosaccharides FOS (céréales, fruits, légumes), galacto-oligosaccharides GOS (légumineuses), polyols (édulcorants, fruits) I Digestion grêlique intraluminale La digestion des amidons commence dans la bouche avec l’-amylase salivaire et est maximale dans le duodénum avec l’-amylase pancréatique. L’amylase salivaire (ou ptyaline) est sécrétée principalement par la parotide. Elle est peu efficace car elle est peu abondante, reste peu de temps en contact avec l’amidon et elle est inactivée dans l’estomac distal par le pH acide (<4,0). La digestion des amidons est donc essentiellement due à l’amylase pancréatique (cf. cours pancréas) Ces 2 amylases hydrolysent les liaisons 1-4 des amidons et du glycogène pour libérer : - du glucose - du maltose : disaccharide avec 2 molécules de glucose - du maltotriose : 3 molécules de glucose - des oligosaccharides ou malto-n-oses : 4 à 6 molécules de glucose - -dextrines limites (à partir de l’amylopectine ou du glycogène) = chaînes ramifiées avec les liaisons 1-6, qui ne sont pas hydrolysées par les amylases 15 à 30 mn après la vidange gastrique, pratiquement tout l’amidon est digéré. Au niveau de l’entérocyte, on va donc retrouver : - les produits de l’hydrolyse des amidons - les disaccharides naturels : sucrose, lactose et tréhalose Ces molécules diffusent à travers le glycocalyx vers le pôle apical de l’entérocyte où ils sont soumis à l’action des disaccharidases du plateau strié des entérocytes pour une hydrolyse finale. Les disaccharidases sont des glycoprotéines ancrées dans la membrane des microvillosités. On trouve : ❖ une lactase : -galactosidase qui hydrolyse le lactose en glucose + galactose. ❖ une tréhalase : -glucosidase qui hydrolyse le tréhalose en glucose + glucose ❖ une saccharase-isomaltase : -glucosidase qui a plusieurs activités enzymatiques - 100% de l’activité saccharase : hydrolyse le saccharose en glucose et fructose - 75-80% de l’activité maltase : hydrolyse le maltose en 2 glucoses - > 95% de l’activité isomaltase ou -dextrinase : hydrolyse les liaisons -1-6 des polymères de glucose ramifiés pour libérer des glucoses ❖ une glucoamylase : -glucosidase qui a aussi plusieurs activités enzymatiques : - 100% de l’activité oligosaccharidique : hydrolyse les maltotrioses, les malto-n-oses - 20-25% de l’activité maltase - à peine 2% de l’activité isomaltase L’activité des enzymes est maximale au 1/3 moyen des villosités et va en décroissant vers le haut des villosités et vers le fond des cryptes. Les activités de la saccharase-isomaltase et de la lactase sont nulles au pylore puis augmentent dans le duodénum pour atteindre le maximum dans les premières anses jéjunales et décroissent dans l’iléon. L’activité de la glucoamylase augmente tout au long de l’intestin pour atteindre son maximum dans l’iléon. Les produits finaux de la digestion des hydrates de carbone sont donc majoritairement des monosaccharides, 3 hexoses : glucose (>80 %), galactose et fructose (auquel se rajoute le fructose naturel des aliments tels que fruits, miel ou le fructose « d’ajout » des produits industriels ultratransformés). Seule une petite proportion, voisine de 1 %, est absorbée sous forme de disaccharides. II Absorption entérocytaire L’absorption des monosaccharides peut se faire : - soit par voie intercellulaire par diffusion passive à travers les jonctions serrées, surtout au niveau de l’intestin proximal. Le type d’absorption se fait en fonction du gradient de concentration. Cette voie est peu importante. - soit, essentiellement, par voie transcellulaire selon un système de transport actif. Des protéines de transport situées dans la membrane apicale de l’entérocyte permettent une régulation fine de l’absorption des glucides. Les vitesses de transport maximales varient pour chaque glucide le monosaccharide le plus rapidement transporté est le galactose, avec une vitesse relative par rapport au glucose de 1,1, puis vient le glucose (vitesse relative = 1) ; le fructose est transporté 2 x plus lentement (vitesse relative 0,4). Le glucose franchit le pôle apical de l’entérocyte par l’intermédiaire du cotransporteur Na+glucose appelé SGLUT-1. L’activité de ce cotransporteur est déterminée par la pompe Na+K+-ATPase localisée sur la membrane basolatérale de l’entérocyte. Cette pompe maintient un gradient électrochimique de Na+ en faisant ressortir activement le Na+ au pôle basolatéral. Le transport du glucose est donc un transport actif secondaire. Le glucose entré dans l’entérocyte ressort par diffusion facilitée grâce à un deuxième transporteur situé sur la membrane basolatérale, GLUT-2 et gagne la circulation sanguine portale. Une partie du glucose peut être utilisée directement par l’entérocyte pour ses besoins énergétiques. Le galactose suit la même voie d’absorption que le glucose et utilise aussi SGLUT-1 et GLUT-2. Le fructose nécessite un transporteur spécifique dénommé GLUT-5 situé dans la membrane apicale. Il s’agit d’un transport par diffusion facilitée. Dans l’entérocyte, il est partiellement transformé en glucose. Son transfert à travers la membrane basolatérale pour gagner le sang portal est assuré par GLUT-2. Lors d’un repas riche en glucose, sous l’effet de la sécrétion d’insuline, les transporteurs GLUT-2 en réserve dans le cytoplasme migrent vers la membrane apicale de l’entérocyte pour augmenter l’absorption du glucose ; le fructose et le galactose en bénéficient également. L’absorption des glucides est à peu près totale dès la première moitié du jéjunum. Certains glucides échappent cependant la digestion dans le grêle et se retrouvent dans le côlon. III - Digestion colique des glucides Les glucides parvenant au colon sont : • Soit d’origine exogène (alimentaire) et sont représentés essentiellement par - les amidons résistants (amidon non digestible dans le grêle) 8 à 40 g/j - les polysaccharides des fibres alimentaires (cellulose, hémicellulose, pectine, gommes) 6 à 18 g/j - le lactose, chez les individus ayant un déficit en lactase 2 à 8 g/j) Plus rarement, on retrouve d’autres sucres - le fructose : en cas d’excès apport ou chez les individus ayant un déficit d’absorption - des fructo-oligosaccharides (FOS) et des galacto-oligosaccharides (GOS) : sucres naturels de certains aliments (légumineuses, choux, poireau…) ou ajouter pour leurs propriétés de prébiotique - des polyols : sucres-alcool présents dans certains aliments (pommes, avocats…) et dans les édulcorants • Soit d’origine endogène : mucines, résidus des cellules intestinales desquamées ou de bactéries lysées, provenant essentiellement du colon et qui peuvent représenter jusqu’à 50 % de l’ensemble des substrats glucidiques. Dans la lumière digestive colique, l’hydrolyse des polysaccharides est due à l’action d’enzymes, des hydrolases, directement sécrétées par les bactéries ou libérées dans la lumière après lyse bactérienne. Elle a lieu essentiellement dans le colon proximal où prédomine une flore de fermentation. L’hydrolyse aboutit à la formation d’hexoses et pentoses. Certaines bactéries (clostridium spp, bifibacterium spp et bacteroïdes fragilis) sont capables d’hydrolyser les mucines coliques riches en groupement sulfate et de libérer ces sulfates qui peuvent alors être utilisés par des bactéries sulfato-réductrices. La transformation des sucres simples (hexoses, pentoses) se poursuit dans les bactéries et conduit à la production d’acide pyruvique qui est ensuite métabolisé : • En acides gras à chaîne courte (AGCC) ou acides gras volatiles - acide acétique (2C) - acide propionique (3C) - acide butyrique (4C) • En acide lactique Cette fermentation colique des glucides produit également : • De l’eau • Des gaz = hydrogène (H2) dioxyde de carbone (CO2) méthane chez certains individus (CH4) (30 % à 50 %) de la population Rôle des acides gras volatiles Les AGCC sont rapidement absorbés par les colonocytes. L’acide acétique et l’acide propionique gagnent le foie par la veine porte. L’acide propionique est entièrement métabolisé par le foie. L’acide acétique est métabolisé par le foie et les tissus périphériques. L’acide butyrique est presque entièrement métabolisé dans le colonocyte dont il est le principal substrat énergétique. Il joue ainsi un rôle stimulant sur la croissance cellulaire, la différenciation cellulaire et la trophicité de l’épithélium colique. CAPSULE 9 LES LIPIDES Les lipides représentent 35-40 voire (pour 43% des adultes français) 45-50 % de l’énergie apportée par l’alimentation occidentale (Apports Nutritionnels Conseillés ANC 35-40 %), soit 80 à 150 g/j. Les graisses alimentaires sont constituées par : - des triglycérides (TG triacyl-glycérol), pour 80 % ; majoritairement des TG à chaînes longues (TCL - 16 à 18 C) et moins de 10 % de TG à chaînes moyennes (TCM 6 à 12 C) ; - du cholestérol - des phospholipides (PL, phospho-glycérides), - des esters de vitamines liposolubles (ADEK). I- Les triglycérides à chaînes longues TCL Les TCL sont insolubles dans l’eau et s’agrègent en grosses gouttelettes. Pour permettre une action enzymatique optimale, les grosses gouttelettes doivent se diviser en gouttelettes plus petites ce qui augmente la surface d’action des lipases (linguale, gastrique et pancréatique), enzymes hydrosolubles qui ne peuvent agir qu’à l’interface huile/eau donc à la surface des gouttelettes. Le passage de grosses gouttelettes aux petites gouttelettes porte le nom d’émulsification et la suspension qui en résulte est une émulsion. L’émulsification des lipides exige la rupture mécanique des grosses gouttelettes en gouttelettes plus petites et la présence d’un agent émulsionnant qui empêche les petites gouttelettes de s’agréger à nouveau en grosses gouttelettes. L’activité contractile de l’estomac distal et de l’intestin grêle assure la rupture mécanique en broyant et brassant le contenu luminal. Les phospholipides alimentaires, les phospholipides sécrétés dans la bile et les sels biliaires sécrétés dans la bile fournissent les agents émulsionnants. En effet, les phospholipides et les sels biliaires sont des molécules amphiphiles ou amphipatiques, c’est à dire qu’elles possèdent une extrémité polaire hydrosoluble et une extrémité non polaire hydrophobe ou lipophile. Par leur extrémité non polaire hydrophobe, elles vont s’associer avec les gouttelettes lipidiques laissant leur extrémité polaire hydrophile à l’extérieur, exposée à la surface de l’eau. Les gouttelettes lipidiques ainsi revêtues se repoussent les unes des autres. Dans l’estomac distal, le brassage permet l’émulsification des TCL et favorise l’action des lipases, la lipase linguale et la lipase gastrique. Ces enzymes qui sont actives en milieu acide ont en fait une activité limitée : la lipase linguale est peu abondante et la lipase gastrique a pour substrats préférentiels les TCM. Elles hydrolysent au maximum 20 à 30 % des TCL dans l’estomac, en donnant des diglycérides (molécule de glycérol avec 2 acides gras (AG) et des acides gras libres (libération d’un AG en position externe 1 ou 3). Les TCL passent dans le duodénum et l’intestin sous forment de gouttelettes lipidiques de 0,5  de diamètre. Leur hydrolyse se poursuit sous l’action de la lipase pancréatique. Par l’intermédiaire de la colipase qui permet sa fixation aux gouttelettes, la lipase pancréatique hydrolyse les TCL en libérant les acides gras en position externe 1 et 3 et des 2monoglycérides (glycérol + AG en position 2). Elle poursuit aussi l’hydrolyse des diglycérides obtenus dans l’estomac. Au-delà d’une certaine concentration donnée, appelée concentration micellaire critique, les sels biliaires tendent à former des agrégats multimoléculaires, les micelles. Ce sont des globules sphériques contenant 20 à 40 molécules de sels biliaires. Au centre de la micelle se trouve une phase huileuse correspondant aux noyaux stérol liposolubles des 20 à 40 molécules de sels biliaires, alors que les groupements polaires hydrosolubles des sels biliaires sont rejetés vers l’extérieur où ils recouvrent la surface de la micelle. Pendant la lipolyse, au fur et à mesure que les 2-monoglycérides et les acides gras libres sont libérés, ils sont solubilisés dans la partie centrale graisseuse des micelles : on obtient alors des micelles mixtes. Les acides gras libres sont d’autant mieux solubilisés qu’ils sont plus courts, plus insaturés et ionisés. Les micelles de sels biliaires permettent le transport des 2-monoglycérides et des acides gras libres, jusqu’au plateau strié des entérocytes en leur permettant de traverser les couches d’eau et de mucus. Au contact du plateau strié, les 2-monoglycérides et les acides gras libres pénètrent dans l’entérocyte, les sels biliaires regagnant la lumière digestive (pour poursuivre leur chemin jusqu’à l’iléon où ils sont en grande partie réabsorbés pour retourner au foie via la veine porte – cycle entérohépatique des acides biliaires cf. cours foie). Dans le cytoplasme de l’entérocyte, les acides gras libres sont transportés par une protéine spécifique : la Fatty Acid Binding Protein (FABP), (qui n’a pas d’affinité pour les acides gras de moins de 12 carbones), jusqu’au réticulum endoplasmique. Là, ils sont activés en AcylCo A par l’AcylCoA synthétase et il y a resynthèse de TCL à partir de 2 voies possibles : - la voie des monoglycérides qui est la voie prédominante en période prandiale (70 %) en raison de l’abondance de 2-monoglycérides absorbés en même temps que les acides gras libres. Les 2-monoglycérides sont estérifiés en di- puis en triglycérides. - la voie du glycérophosphate, moins importante, utilisée en cas de carence d’apport en monoglycérides (en cas de jeûne par exemple) Les TCL reconstitués s’agrègent en petites gouttelettes couvertes de protéines amphipatiques (qui jouent un rôle émulsionnant comparable à celui des sels biliaires), les apoprotéines synthétisées par l’entérocyte (ApoB48, ApoAI, ApoAIV et en plus petite quantité l’ApoCII et l’ApoAII). Ils se forment alors des lipoprotéines appelées chylomicrons qui sont excrétés au niveau de la membrane basolatérale de l’entérocyte dans les canaux lymphatiques. Ils rejoindront la circulation générale par l’intermédiaire du canal thoracique. Ce sont les chylomicrons qui donnent l’aspect lactescent de la lymphe. II- les triglycérides à chaînes moyennes TCM Ce sont les triglycérides portant des acides gras de 8 à 12 carbones. Les TCM et les acides gras qui les composent se différencient des TCL par leur plus grande hydrosolubilité. Après émulsification par le brassage de l’estomac, ils sont hydrolysés un peu par la lipase linguale mais surtout par la lipase gastrique dont ils sont le substrat préférentiel (30-50%). Dans l’intestin grêle, ils sont hydrolysés par la lipase pancréatique 2 à 3 fois plus vite et plus complètement que les TCL, libérant 3 acides gras libres et 1 molécule de glycérol pour chaque TCM Les acides gras à chaîne moyenne libérés n’ont pas besoin d’être solubilisés dans les micelles de sels biliaires pour être transportés jusqu’à l’entérocyte et venir au contact du plateau strié. Dans l’entérocyte, ils ne se lient pas à la FABP qui n’a aucune affinité pour eux et il n’y a pas resynthèse de TCM, l’acylCoA synthétase n’ayant pas non plus d’affinité pour les AG à chaîne moyenne. Solubles dans le cytoplasme, les AG à chaîne moyenne n’entrent pas dans la composition des chylomicrons. Ils sont directement excrétés au pôle basolatéral de l’entérocyte dans le sang (et non dans la lymphe) où ils sont liés à l’albumine (via la veine porte, ils gagnent le foie). III- les phospholipides Les phospholipides présents dans la lumière intestinale correspondent aux phospholipides de l’alimentation et à ceux sécrétés dans la bile (la lécithine) La digestion des phospholipides survient uniquement dans l’intestin grêle, après intégration dans les micelles. La phospholipase A2 pancréatique hydrolyse les phospholipides en lysophospholipides en libérant l’AG en position 2. Les lysophospholipides et les acides gras libérés sont transportés grâce aux micelles jusqu’au plateau strié des entérocytes pour être absorbés. Dans l’entérocyte, il y a resynthèse des phospholipides ; les PL reconstitués peuvent alors - soit pénétrer dans le réticulum endoplasmique pour entrer dans la constitution des chylomicrons - soit être incorporés dans les membranes cellulaires des entérocytes. IV- le cholestérol Le cholestérol présent dans la lumière digestive provient de l’alimentation et de la bile. Le cholestérol de la bile sécrétée par le foie est solubilisé sous forme de micelles avec les sels biliaires et de la lécithine (phospholipide) Le cholestérol de l’alimentation est le plus souvent estérifié. Les esters du cholestérol sont hydrolysés par la cholestérol ester hydrolase ou estérase non spécifique pancréatique (également active sur les TCL, les phospholipides, les esters de vitamines hydrosolubles surtout A et E) donnant du cholestérol libre. Le cholestérol libre est transporté par les micelles jusqu’au plateau strié de l’entérocyte où il est absorbé. Dans l’entérocyte, le cholestérol libre est réestérifié dans le cytoplasme, puis - soit il gagne le réticulum pour être incorporé dans les chylomicrons, - soit il est intégré dans les membranes cellulaires des entérocytes. L’absorption des lipides s’effectue rapidement. Près de 80% sont absorbés dans le duodénum et le jéjunum. Les pertes fécales quotidiennes normales sont inférieures à 6 g. Stéatorrhée = débit fécal de graisses par 24h ; une stéatorrhée supérieure à 6 g/24h témoigne d’une maldigestion et/ou malabsorption des graisses Au-delà de 300 g de lipides consommés par jour, les capacités d’absorption sont débordées et cela se traduit également par une stéatorrhée supérieure à 6 g/24h. CAPSULE 10 LES PROTEINES Les protéines présentes dans la lumière digestive correspondent aux protéines exogènes alimentaires et aux protéines endogènes. Les protéines alimentaires représentent 12 à 15 % voire 20% de la ration énergétique alimentaire (alimentation occidentale) avec un apport moyen de 60 à 100 g/j. La digestibilité des protéines alimentaires dépend de nombreux facteurs : l’origine animale ou végétale (les protéines animales étant les plus digestibles et les mieux équilibrées en acides aminés), le type de protéines, les modes de cuisson et de conservation des aliments. Les protéines endogènes correspondent : • aux enzymes digestives et glycoprotéines du mucus (dans les sucs salivaire, gastrique, pancréatique et intestinal) soit environ 35 g/j • les protéines de la sécrétion biliaire environ 10 g/j • les cellules desquamées liées au renouvellement rapide de l’épithélium soit environ 30 g/j. I - Digestion grêlique intraluminale La digestion des protéines débute dans l’estomac (cf cours sur la sécrétion de l’estomac). L’acide chlorhydrique, sécrété par les cellules pariétales gastriques (au niveau du fundus), dénature les protéines (modification de la structure quaternaire) et favorise l’action des pepsines gastriques. Les pepsines I et II gastriques, sécrétées par les cellules principales de l’estomac (fundus + antre), sont des endopeptidases qui hydrolysent les liaisons peptidiques au niveau de certains acides aminés (tyrosine, phénylalanine, leucine, valine). Elles libèrent des peptones (oligopeptides de 10 à 20 AA) et des polypeptides de taille variée. Elles permettent l’hydrolyse de 10 à 20 % des protéines. Elles ne jouent pas un rôle important dans la digestion des protéines et une pathologie ou une chirurgie gastrique responsable d’une dimuntion de la sécrétion d’acide chlorhydrique car une atrophie gastrique ou une gastrectomie ne modifient pas l’excrétion d’azote dans les selles. L’essentiel de la digestion des protéines a lieu dans le duodénum et le jéjunum, sous l’influence des enzymes protéolytiques pancréatiques (cf cours sur le pancréas). Les endopeptidases (trypsine, chymotrypsine et élastase) hydrolysent les protéines en peptides qui, à leur tour, sont hydrolysés par les exopeptidases (carboxypeptidases A et B) qui agissent au niveau de l’extrémité carboxylique pour libérer des acides aminés. Au terme de leurs actions, on retrouve des dipeptides, des tripeptides et des oligopeptides dans la lumière digestive. Au niveau du plateau strié de l’entérocyte arrivent donc des acides aminés, des di et tripeptides et des oligopeptides. A ce niveau, il existe des peptidases (au moins 7 chez l’homme) qui sont des exopeptidases (3 aminopeptidases qui libèrent l’acide aminé ou un dipeptide de l’extrémité N terminale du peptide et 2 carboxypeptidases qui libèrent l’acide aminé ou le dipeptide de l’extrémité C terminale du peptide) et des endopeptidases. Ces peptidases sont de volumineuses glycoprotéines ancrées dans la membrane microvillositaire et saillant dans la lumière intestinale. Leurs activités vont en augmentant du jéjunum à l’iléon où elles sont maximales. II - Absorption des peptides Il existe un système de transport pour les dipeptides et les tripeptides. Il est très peu spécifique d’un peptide donné. Ce mécanisme de transport est lié à un gradient de protons généré par un échange Na+/H+ au niveau de la membrane apicale. Le gradient de Na + est luimême maintenu par la pompe Na+-K+-ATPase de la membrane basolatérale. Le transport des peptides est donc un transport actif tertiaire. L’absorption sous forme de peptides est plus efficace que celle sous forme d’acides aminés libres. Dans le cytoplasme de l’entérocyte, les di- et tripeptides absorbés sont hydrolysés par des peptidases intracellulaires pour libérer les acides aminés. Ces peptidases intracellulaires ne sont pas spécifiques de l’intestin. III - Absorption des acides aminés Il existe de nombreux systèmes de transport pour les acides aminés avec une spécificité variable. On distingue des systèmes actifs secondaires Na+ - dépendants (faisant intervenir la pompe Na+-K+-ATPase de la membrane basolatérale) et des systèmes de diffusion facilitée, indépendants du Na+. IV - Devenir des acides aminés dans l’entérocyte La majorité (90 %) des acides aminés rejoint le sang portal par l’intermédiaire de transporteurs de la membrane basolatérale. Il s’agit de systèmes de diffusion simple, indépendants du Na+. Certains acides aminés comme la glutamine, le glutamate, l’aspartate et l’arginine sont utilisés directement par l’entérocyte. En très grande majorité, c’est donc exclusivement sous forme d’acides aminés que les protéines se présentent dans les espaces interstitiels et le système veineux portal. Il n’existe que de rares absorptions de peptides (> tripeptides) et exceptionnellement de protéines comme les anticorps du lait maternel ou certains allergènes ou toxines. Ces protéines peuvent traverser l’épithélium intestinal par des phénomènes d’endocytose et d’exocytose. La capacité d’absorber des protéines intactes est beaucoup plus grande chez les nourrissons que chez les adultes. V - Digestion des protéines dans le colon Les substrats azotés présents dans la lumière colique sont : - soit d’origine exogène : protéines et peptides alimentaires (si apports très élevés de protéines débordant les capacité de digestion, ou si maldigestion par déficit d’enzymes protéolytiques pancréatiques ou intestinales) et pratiquement pas d’acides aminés. - soit d’origine endogène : cellules intestinales desquamées, bactéries mortes, enzymes digestives et mucines (glycopréotéines) Le métabolisme des protéines a lieu essentiellement dans le colon gauche où se développe une flore bactérienne (microbiote) de putréfaction. Il est dû à l’action d’enzymes, les hydrolases qui sont des peptidases, directement sécrétées par les bactéries ou libérées dans la lumière intestinale après lyse bactérienne. Cette dégradation aboutit à la libération d’acides aminés qui peuvent être : - utilisés par les bactéries pour leurs propres synthèses protéiques - absorbés par la muqueuse colique pour ses propres besoins - dégradés par les bactéries selon 2 mécanismes : - soit une décarboxylation par des décarboxylases bactériennes produisant d’une part du dioxyde de carbone CO² et d’autre part des amines (histamine, tyramine, tryptamine) - soit une désamination produisant d’une part de l’ammoniaque NH3 qui alcalinise le milieu et d’autre part un acide cétonique qui suit la voie de la fermentation. Le métabolisme des protéines produit également des acides gras à chaîne courte et des gaz (H2 et CO2). CAPSULE 11 LES VITAMINES Les vitamines liposolubles A, D, E, K suivent la voie de l’absorption des lipides avec une hydrolyse par la carboxylester hydrolase pancréatique et une solubilisation dans les micelles. Après absorption par l’entérocyte, elles sont excrétées par les chylomicrons dans la lymphe pour rejoindre la circulation générale. La plupart des vitamines hydrosolubles sont absorbées par diffusion ou par transport avec intermédiaire. Cas particulier de la vitamine B 12 Elle est indispensable à l’érythropoïèse (formation des globules rouges), au fonctionnement normal du cerveau (participe à la synthèse des neurotransmetteurs) et des nerfs (synthèse de la myéline). Elle existe dans l’organisme sous différentes formes moléculaires : les cobalamines (Cb). Les sources alimentaires de vitamines B 12 sont les protéines animales (viande, lait, poissons, foie, reins, œufs). L’absorption quotidienne est faible représentant 1 à 2 % de la dose ingérée. L’organisme a des réserves pour 2 à 3 ans. Dans l’estomac, sous l’action de l’acidité gastrique (HCl) et de la pepsine, la vitamine B12 est libérée des protéines alimentaires. En milieu acide, elle se lie à l’haptocorrine (protéine R présente dans la salive). Le complexe haptocorrine-vitamine B12 passe dans le duodénum. Dans le duodénum, l’haptocorrine est hydrolysée par les enzymes protéolytiques pancréatiques (trypsine). A pH neutre (dans le duodénum, le pH est neutre grâce à la sécrétion de bicarbonates venant du pancréas), la vitamine B12 se lie au facteur intrinsèque (FI), synthétisé par les cellules pariétales gastriques. Le complexe vitamine B12-FI chemine jusqu’à l’iléon. Dans l’iléon, le complexe vitamine B12-FI retrouve des récepteurs spécifiques, permettant son absorption par l’entérocyte (en présence de bile et de Ca++). Ces récepteurs spécifiques n’existent pas au niveau du jéjunum. Dans l’entérocyte, la vitamine B12 est libérée du FI et se lie à une protéine de transport : la transcobalamine II, (TCII) pour être excrétée au pôle sanguin de l’entérocyte. A partir de la circulation sanguine, le complexe vitamine B12-TCII peut-être capté par des récepteurs spécifiques exprimés par toutes les cellules de l’organisme. EAU ET ELECTROLYTES I- L’eau L’intestin est le siège d’importants transferts d’eau et d’ions, qui sont bidirectionnels. Il existe un flux entrant de la lumière intestinale vers la cellule et un flux sortant du milieu intérieur vers la lumière digestive. En situation physiologique, ces flux sont très importants mais la résultante, le flux net (différence entre flux entrant et flux sortant), est habituellement faible. Ces importants phénomène d’absorption et de sécrétion intestinales de l’eau et des électrolytes servent en fait à maintenir stable la composition des liquides du milieu intérieur en fonction des apports exogènes. La quantité de liquide qui pénètre dans le jéjunum est d’environ 8 l/j : 1,5 – 2 litres de liquides de l’alimentation + sécrétions salivaires (0,5 à 1,5 L) + sécrétions gastriques (3-4 L) + sécrétions biliopancréatiques (pancréas 1-2 L, bile 500-1 L) soit un total d’environ 6-10 L. La quantité d’eau déversée par l’iléon dans le caecum est de 1,5 L. Plus de 6 L d’eau sont donc absorbés dans l’intestin grêle. En fait, compte tenu des sécrétions décrites ci-dessus et de l’existence d’un flux sortant au niveau du grêle (sécrétions intestinales), les mouvements d’eau sont beaucoup plus importants et portent sur des dizaines de litres par jour. Ensuite, le volume hydrique passe de 1500 ml environ à la valvule à 100-150 ml en moyenne à l’anus. Le colon joue un rôle fondamental de contrôle du volume et de la composition ionique des selles. Mais à l’état basal, le colon ne fonctionne pas à ses pleines capacités car il est en fait capable d’absorber jusqu’à 5-7 L d’eau par jour. Les mouvements d’eau sont passifs, déterminés par le gradient osmotique : le but est de se rapprocher de l’osmolarité plasmatique. Ainsi rapidement, au niveau du duodénum, les chymes hypertoniques se rapprochent de l’osmolarité plasmatique par sécrétion d’eau et d’électrolytes et les chymes hypotoniques par absorption d’eau et d’électrolytes. L’eau suit les ions. II- Les ions Na+ Les ions Na+ représentent la majeure partie des solutés transportés activement car ils constituent le soluté le plus abondant du chyme. 20 à 30 g de Na+ sont libérés dans les sécrétions digestives chaque jour et la consommation alimentaire est d’environ 4 g/j (9-10 g NaCl/j voire plus ; recommandations 7-8g/j). Ainsi, l’intestin grêle et le côlon doivent absorber chaque jour 25 à 35 g de Na+ (420 – 600 mmol) en moyenne moins de 1 % (1 à 10 mmol/j) sont perdus dans les selles. Le grêle absorbe une grande partie du Na+ mais le colon a également un rôle important puisque la concentration de Na+ passe de 100 mmol/L dans le caecum (soit 6 g NaCl) à 10 mmol/L dans le rectum. L’absorption du Na+ dans le grêle et le colon se fait par 5 mécanismes différents : • l’absorption électrogénique est le principal mécanisme, que l’on trouve dans le grêle comme dans le colon. Au niveau de la membrane basolatérale des cellules épithéliales, il existe une pompe Na+ K+ ATPase qui fait sortir activement le Na+ dans l’espace intercellulaire. Dans l’espace intercellulaire, la forte concentration de Na+ crée un appel d’eau (de la lumière intestinale vers la cellule puis de la cellule vers le liquide interstitiel). La pression hydrostatique s’élève favorisant le transfert de l’eau et du Na+ vers le plasma. Le transport actif du Na+ au travers de la membrane basolatérale vers le plasma entraîne une diminution de sa concentration intracellulaire. Il se crée alors un gradient de concentration électrogénique (ou électrochimique) qui favorise l’entrée du Na+ de la lumière intestinale vers l’entérocyte à travers la bordure en brosse. • l’absorption couplée au glucose (S-GLUT1) et aux acides aminés. Ces transports actifs ne sont possibles que s’il existe un gradient de concentration en Na + qui est créé par la pompe Na+ K+ ATPase de la membrane basolatérale. Ce mode d’absorption est particulièrement efficace dans le jéjunum où on retrouve à la fois du Na+, du glucose et des acides aminés au moment du repas. • l’absorption neutre couplée à l’ion chlore ; elle se fait de 2 façons : 1) Soit sous forme d’un cotransport NaCl électroneutre ; dans le grêle proximal et le colon - 2) Soit sous forme d’un transport actif grâce à 2 pompes couplées, une pompe Na+/H+ et une pompe Cl-/HCO3- avec des échanges ioniques qui assurent un transport neutre de NaCl. Ce système est particulièrement opérationnel au niveau de l’iléon et du colon. Il est fondamental dans le maintien de l’homéostasie car il permet l’absorption du Na+, du Cl- et l’élimination de H+ et de bicarbonates HCO3-. l’absorption par convection : dans le duodénum, l’absorption est passive et se fait par voie intercellulaire selon le gradient osmotique (présence de grandes quantités de Na + au moment du repas). - • III - Les ions chlore Le chlore suit globalement les mouvements du Na+ (cf. supra). Dans l’intestin proximal et le colon, on a une absorption passive, le Cl- est entraîné par le gradient électrique que provoque l’absorption du Na + ; cotransport électroneutre. Dans l’intestin distal et le colon, on a une absorption active sous l’action des pompes Cl/HCO3- couplées à la pompe Na+/H+.