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STRUCTURE ET PHYSIOLOGIE DE L’APPAREIL DIGESTIF
Généralités
L’appareil digestif constitue l’ensemble des organes ayant pour fonctio essentielle l’assimilation des aliments destinés à apporter l’énergie nécessaire au fonctionnement des cellules (14). Le système digestif prend naissance, dans les premières heures de la vie embryonnaire, à partir de l’endoderme et du mésoderme. L’un donne l’intestin primitif, l’autre constitue le reste de la paroi digestive. Au cours de la huitième semaine, on assiste à un développement du système ; il s’y crée une ouverture buccale (en haut du système) et anale (en bas), et les petits bourgeons situés le long de la muqueuse éclosent pour donner petit à petit les glandes annexes au tube digestif. Au fur et à mesure, le canal alimentaire prend forme et parcourt l’ensemble de l’organisme fœtal. La bouche, le pharynx, l’œsophage, l’estomac l’intestin grêle et l’anus s’accompagnent de leurs annexes telles que la langue, les glandes salivaires, la vésicule biliaire, le foie, et le pancréas . Toutefois, dans cette partie nous nous intéresserons surtout de l’intestin.
L’intestin
Il faut bien le reconnaître, parmi tous les organes humains, l’intestin – ce long boyau muqueux au contenu peu appétissant – est l’un des moins impressionnants du point de vue esthétique. Pendant longtemps, il a été considéré comme un simple organe digestif, certes indispensable pour l’apport de nutriments et le recyclage des résidus. Ce n’est qu’au cours de la dernière décennie que des avancées scientifiques ont montré qu’il exerçait encore bien d’autres fonctions essentielles dans l’organisme et qu’il influençait de manière déterminante l’état de santé et le bien-être.
❖ L’intestin grêle
Avant de parvenir dans l’intestin, la nourriture doit être préparée et homogénéisée dans l’estomac. Le bol alimentaire passe ensuite dans l’intestin grêle. L’intestin grêle, d’une longueur de 4 à 5 m se compose anatomiquement de trois segments: le duodénum (où se déversent les sécrétions provenant du pancréas et de la vésicule biliaire), le jéjunum et l’iléon, auquel fait suite le gros intestin. L’une de ses tâches est de poursuivre le travail de digestion commencé dans l’estomac grâce aux sucs digestifs sécrétés par le pancréas et la vésicule biliaire; c’est dans l’intestin grêle qu’a lieu l’absorption, à travers la muqueuse intestinale, des nutriments indispensables (glucides, protéines et graisses, ainsi que vitamines, oligo-éléments et électrolytes) résultant de la digestion. C’est par la circulation sanguine que les nutriments absorbés parviennent dans l’organisme. Ces deux fonctions que sont la digestion et l’absorption sont favorisées par l’amplification considérable de la surface d’échange grâce à l’importante longueur de l’intestin grêle replié en anses intestinales, à l’existence à la surface de la paroi intestinale de plis circulaires macroscopiques, les valvules conniventes, à la présence d’innombrables petites évaginations de la muqueuse, les villosités intestinales, et enfin aux microvillosités des entérocytes .
La paroi de l’intestin grêle est formée de plusieurs couches qui sont, de la lumière du tube vers la séreuse : la muqueuse, la muscularis mucosae, la sousmuqueuse et la musculeuse. La muqueuse est elle-même composée de trois couches : les villosités, les glandes ou cryptes de Lieberkühn et la couche lymphoïde, concentration de lymphocytes .
Chaque villosité comprend un épithélium de revêtement et un axe conjonctif, la lamina propria. L’épithélium des villosités est prismatique simple et comprend trois types cellulaires : les entérocytes, les cellules caliciformes et les cellules endocrines. L’épithélium des glandes de Lieberkühn comporte deux types de cellules : des cellules indifférenciées prolifératives et des cellules de Paneth situées au fond des glandes.
❖ Gros intestin
Long de 1 à 1,5 m, le gros intestin constitue la dernière partie du système digestif. Il est composé de trois segments, le cæcum (comprenant l’appendice), le côlon et le rectum. Ses fonctions comprennent le raffermissement du contenu intestinal par la réabsorption d’eau et d’électrolytes ainsi que le transport, le stockage puis l’élimination des résidus non digestibles.
Contrairement à celle de l’intestin grêle, la muqueuse du gros intestin est dépourvue de villosités, mais elle présente des cryptes particulièrement profondes dont l’épithélium comporte d’innombrables cellules caliciformes produisant du mucus. Une caractéristique anatomique particulière du gros intestin est ce qu’on appelle les haustrations coliques. Ces bosselures hémisphériques correspondent à des constrictions péristaltiques mobiles dues aux contractions de la couche musculaire circulaire et dont la forme se modifie constamment avec l’activité péristaltique. Le contenu du gros intestin est retenu un certain temps dans ces haustrations afin de permettre une réabsorption suffisante d’eau, d’électrolytes et de certaines molécules de nutriments avant que le transport se poursuive. En fin de compte, seules des quantités minimes de liquide sont éliminées avec les selles qui sont constituées de résidus alimentaires non digestibles, de cellules mortes et de bactéries (qui peuvent représenter jusqu’à 20% du poids des selles).
MICROFLORE INTESTINAL
Généralités
« La vie n’est pas possible sans bactéries. » Pasteur, 1895 .
La muqueuse intestinale offre une très grande surface d’échanges avec l’extérieur, notamment pour l’absorption des nutriments. Elle héberge aussi un système de défense complexe permettant une protection vis-à-vis des nombreux agents pathogènes auxquels elle est exposée. Le microbiote intestinal est composé d’une très grande quantité de micro-organismes tolérés par le système immunitaire intestinal et qui, adaptés à leur environnement, vivent en synergie avec leur hôte, avec lequel ils ont coévolué depuis plusieurs millions d’années.
Le microbiote intestinal joue un rôle majeur dans de nombreuses fonctions physiologiques du tractus gastro-intestinal .
Présentation du microbiote intestinal
La flore ou microbiote intestinal est l’ensemble des micro-organismes (principalement des bactéries) qui colonisent le tube digestif humain. Un individu héberge10¹⁴ bactéries dans son tractus digestif alors qu’il ne contient « que » 10¹³ cellules eucaryotes, soit dix fois moins de cellules eucaryotes que procaryotes. Pendant de très nombreuses années, le microbiote digestif n’a été que peu ou superficiellement étudié, car plus de 70 % des bactéries qui le composent ne sont pas cultivables par les méthodes classiques. L’avènement de la biologie moléculaire a permis de commencer à l’étudier dans sa globalité et d’en décrire la grande diversité, en s’affranchissant des limites de la culture. Les bactéries sont généralement perçues comme néfastes pour la santé, car on les assimile toutes, à tort, à des pathogènes. Le microbiote intestinal représente une énorme biomasse possédant de très nombreuses fonctions utiles à l’hôte, ce qui le fait considérer par certains comme un « organe » caché. Le microbiote est adapté à son environnement, et il existe une relation étroite de mutualisme entre microbiote et hôte .
Taxonomie bactérienne phylogénétique
Pour les bactéries, comme pour tous les êtres vivants, il existe une classification comportant plusieurs niveaux. Le règne (Procaryotæ) est le premier niveau de classification. Vient ensuite le domaine (Bactériae), le phylum, la classe, l’ordre, la famille, le genre et l’espèce. Les bactéries ont longtemps été classées selon des critères morphologiques et fonctionnels (capacités fermentaires des souches en culture par exemple). Cependant, ce type de classification est totalement inadapté à l’étude du microbiote intestinal car elle nécessite la culture in vitro des bactéries, alors qu’à peine 30 % des bactéries de ce microbiote sont cultivables. Plus récemment, une taxonomie bactérienne basée sur la séquence nucléique de certaines molécules, comme les ARN ribosomiques, a été développée. Cette taxonomie phylogénétique se fonde sur la distance génétique qui existe entre les différentes espèces bactériennes et reflète les liens de parenté évolutive entre micro organismes contemporains. Pour l’analyse phylogénétique des bactéries du microbiote intestinal, c’est l’ARN de la petite sous unité du ribosome bactérien (ARNr 16S) qui est le plus largement utilisé.
La molécule d’ARNr 16S est ubiquitaire (présente dans toutes les bactéries) ; elle est présente en nombreux exemplaires dans chaque bactérie, et donc naturellement amplifiée ; elle possède une structure primaire mosaïque avec des régions conservées (communes à l’ensemble du domaine Bacteria), des régions variables (communes aux bactéries d’un groupe bactérien) et des régions hypervariables (spécifiques d’une espèce). L’ARNr 16S a conservé une relation structure/fonction stable au cours de l’évolution, et une taille suffisante pour permettre des comparaisons couvrant toute la diversité du monde vivant .
Méthodes d’études du microbiote
Afin de déterminer la composition du microbiote intestinal, plusieurs méthodes moléculaires existent. Leur principe consiste à déterminer, de manière directe ou indirecte, la séquence des ARNr 16S bactériens. Avec la généralisation des techniques de séquençage à haut débit, on peut maintenant directement séquencer une zone du gène codant pour l’ARNr 16S et ainsi déterminer la composition du microbiote avec une précision pouvant aller parfois jusqu’à l’espèce (plus souvent le genre). Si l’on veut aller plus loin dans la caractérisation du microbiote, on peut utiliser une approche méta-génomique qui consiste à séquencer l’ensemble de l’ADN microbien du microbiote (et pas seulement le gène codant pour l’ARNr 16S). Cela permet de déterminer les gènes microbiens qui le composent et donc de mieux caractériser les microorganismes présents et leurs fonctions. Récemment, des approches de métatranscriptomiques ont été décrites, permettant de séquencer non plus l’ADN, mais l’ARN microbien et donc d’avoir un inventaire des gènes microbiens transcrits à un temps donné. À côté des acides nucléiques, il est aussi possible d’étudier le protéome ou le métabolome du microbiote, qui constituent respectivement l’ensemble des protéines et des métabolites du microbiote .
Composition et évolution de la flore
Le corps humain héberge plus de bactéries saprophytes que de cellules. On estime à environ deux kilogrammes la totalité de ces micro-organismes, soit 10¹⁴ cellules procaryotes (contre 10¹³ cellules eucaryotes) (92). Ces bactéries représentent la moitié de la masse fécale. Ainsi, on comprend mieux la perte significative de poids, qui est à associer à la perte d’eau, lors des épisodes diarrhéiques. Il s’agit donc d’une biomasse importante dont les activités physiologiques sont multiples. La composition de la flore varie tout au long du tube digestif avec un gradient croissant dans le sens oral-anal .
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Table des matières
INTRODUCTION
PARTIE I : LES PROBIOTIQUES
I.PRESENTATION DU SYSTEME
I.1 STRUCTURE ET PHYSIOLOGIE DE L’APPAREIL DIGESTIF
I.1.1 Généralités
I.1.2 L’intestin
I.2 MICROFLORE INTESTINAL
I.2.1 Généralités
I.2.2 Présentation du microbiote intestinal
II.LES PROBIOTIQUES
II.1 Historique et Définition
II.2 Propriétés et critères de sélection des probiotiques
II.3 Types de micro-organismes probiotiques
II.4 Pharmacologie des probiotiques
II.4.1 Principes actifs
II.4.2 Pharmacocinétiques des probiotiques
II.4.3 Mécanismes d’action des probiotiques
PARTIE 2 : IMPACT DES PROBIOTIQUES SUR LE SYSTEME IMMUNITAIRE
I.Le système immunitaire
I.1 Les acteurs du système immunitaire
I.1.1 Les lymphocytes
I.1.2 Les autres cellules de l’immunité
I.1.3 Les cytokines
I.1.4 Le complexe majeur d’histocompatibilité
I.1.5 Le système du complément
I.2 Immunité innée
I.3 Immunité adaptative
I.4 Immunité au niveau intestinal
I.4.1 Immunité innée
I.4.2 Immunité adaptative
I.5 Intervention du microbiote intestinal dans le développement du système immunitaire
I.5.1 Orientation Th1 contre Th2 par les bactéries
I.5.2 Induction de cellules T reg : maintien de l’homéostasie
II.Effet des probiotiques sur le système immunitaire
II.1 Généralités
II.2 Effet des probiotiques sur l’immunité innée
II.2.1 Stimulation de l’immunité innée chez l’homme
II.2.2 Stimulation de l’immunité innée chez la souris, le rat ou sur des lignées macrophagiques animales
II.3 Effet sur l’immunité adaptative
II.3.1 Immunité des muqueuses : IgA sécrétoires
II.3.2 Tolérance orale
II.3.3 Allergie
II.4 Effet anti-inflammatoire des bactéries lactiques et/ou de leurs produits de sécrétion
CONCLUSION
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
