13-cours-absorption-m

1
Les sites et mécanismes dabsorptionPhysiologie
de lentérocyte
ECOLE NATIONALE VETERINAIRE T O U L O U S E
P.L. Toutain
Update sept 2008
2
Les sites dabsorption
3
Site dabsorption et vidange gastrique
Absorption
Estomac
Surface Débit sang (L/min)
1 m² 0.15
200 m² 1.0
Chez les monogastriques, la partie proximale de
lIG est le principal site dabsorption
4
Sites intestinaux dabsorption
Duodénum
fer
Proteines Lipides Sodium eau
sucres
Jéjunum
Acides biliaires
Cobalamine
Iléon
5
Adaptations anatomiques et physiologiques de
lintestin à labsorption
6
Taille et surface des segments du tube digestif
Surface dabsorption (m²) 0.07 0.02 0.11 0.09 60 6
0 0.05 0.15 0.015
Longueur cm 15-20 25 25 25 300 60 10 150 20
Diamètre (cm) 10 2.5 15 5 5 5 7 5 2.5
Bouche Esophage Estomac Duodenum Jéjunum iIéon Cae
cum Côlon Rectum
7
Amplification de la surfaceValvules, villosités
et microvillosités de lintestin
Microvillosités 600
Valvules 3
Villosités 30
8
Villosités et microvillosités de lintestin
9
Structure de lépithélium en fonction du site du
tube digestif
10
L entérocyte

• Lentérocyte est la cellule intestinale dédiée à
  labsorption
• Ils forment un épithélium qui ne possède quune
  couche de cellule
• Cette monocouche est portée par la lamina propria
  qui contient les vaisseaux sanguins et
  lymphatiques

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Villosités et entérocyte avec ses microvillosités
microvillosités
Absorptive cell
Villus
Jonctions sérrées Desmosome Mitochondries Rough
endoplasmic reticulum Intercellular space
Cellule en goblet
Canal lymphatique
Capillaires
Arteriole Venule
12
L entérocyte cycle cellulaire

• Les entérocytes sont formés continuellement dans
  les cryptes de Lieberkühn et migrent au sommet
  des villosités en 2-5 jours
• Ensuite ils desquament dans la lumière
  intestinale

13
Microvillosités Glycocalyx
Glycocalyx
Microvillosités
14
Microvillosités et glycocalyx
Glycocalyx
Absorptive epithelial cells
Basal lamina
Cell membrane
Actin filaments
Microvillus
Mycosin filament
Terminal web
5µm
Microvilli
Glycocalyx filaments de polysaccharides
15
Le glycocalyx
Glycocalyx
Matériel fibrillaire riche en glycoprotéines
recouvrant la membrane apicale des
entérocyte Très adhérent à la cellule
(contrairement au mucus) Tamis moléculaire dans
lequel se poursuit la digestion (diffusion comme
dans un gel)
Cell membrane
Actin filaments
Microvillus
Mycosin filament
Terminal web
Glycocalyx filaments de polysaccharides
16
Le glycocalyx

• Matériel fibrillaire riche en glycoprotéines
  recouvrant la membrane apicale des entérocytes
• Très adhérent à la cellule (contrairement au
  mucus)
• Tamis moléculaire dans lequel se poursuit la
  digestion (diffusion comme dans un gel)

17
Absorption
18
Absorption intestinale voies de passage
cellulaires

• Voie paracellulaire
• Une barrière les jonction serrées
• Eau , Cl- Petites molécules hydrosolubles
• Voie transcellulaire
• Multiples mécanismes de passage

19
Passage paracellulaire

• Voir la diaporama sur labsorption de leau et
  des électrolytes

20
Les jonctions cellulaires trouvées dans une
cellule
21
Absorption paracellulaire et transcellulaire de
leau
H2O
H2O
Jonction sérrée
Na
Diffusion passive
Voie Paracellulaire Grâce au gradient local de
Na qui est excrété de façon active sur les
parois des entérocytes
Voie transcellulaire Avec glucose et Na
22
Passage paracellulaire jonctions serrées

• La paroi de lintestin est formée dentérocyte
  collées entre-eux à leur pôle apical par des
  jonctions sérrées (tight junction or kiss site)
  de 80nm de long
• Lespace intercellulaire est petit et saccroît
  progressivement vers la profondeur
• Cest dans cet espace que sont éliminés de façon
  active des ions Na créant ainsi un gradient
  osmotique capable de faire passer les molécules
  deau par les jonctions serrées

tight junction
Espace intercellulaire riche en Na
Membrane basale
23
Les mécanismes de passage transcellulaire de
lentérocyte
24
Les mécanismes de passage transcellulaire de
lentérocyte

• En masse
• Endocytose (Pinocytose, phagocytose)
• Sous forme moléculaire
• Passif vs actif
• Avec ou sans laide dune protéine

25
Transports ioniques et moléculaires
26
Principe de passage à travers la membrane
plasmique

• La membrane est une bicouche lipidique dont la
  partie centrale est hydrophobe
• Lhydrophobicité de la partie centrale de la
  membrane empêche le passage de la plupart des
  molécules polaires
• La cellule a besoin de système de transport pour
  absorber (ou éliminer) des analytes polaires

27
Principe de passage à travers la membrane
plasmique

• La membrane est perméable aux
• Molécules non polaires
• Lipides solubles (stéroïdes).
• Molécules polaires de petite taille et non
  chargée comme leau
• La membranes est imperméable aux
• Grosse molécules polaires (glucose).
• Aux Ions (Na).

28
Transport à travers la membrane plasmique
29
Mécanismes de transport à travers les entérocytes

• Directement à travers la membrane
• Diffusion et osmose (osmose diffusion de leau)
• En lmpliquant une protéine membranaire
• Canaux (canaux ioniques) et pores (porines)
• Débit107-108 ions par sec
• Transporteurs
• diffusion facilitée uniport
• transport actif symport antiport
• Débit102-104 molécules par sec
• Pompes
• Protéines qui hydrolysent lATP appelées ATPases
• Débit102-103 ions par sec

30
Débits des systèmes de transfert
31
Canaux, pores et transporteurs

• Aquaporines transport de leau
• Ionophores transport des ions
• Uniport transport d une seule substance
• Transports couplés transport simultané de 2
  analytes ou plus
• Symport transport de 2 analytes dans la même
  direction
• Antiport transport de 2 analytes en direction
  opposée

32
(No Transcript)
33
Les protéines de transport membranaire
Figure 15-3
34
Mécanismes de transport à travers les entérocytes

• Avec besoin ou non dénergie
• Transport passif
• Le long dun gradient de concentration
• Ne nécessite pas dATP
• Ex osmose diffusion diffusion facilitée
• Transport actif
• Mouvement net contre un gradient de concentration
• Requiert directement ou indirectement de l ATP

35
La diffusion passive
36
Diffusion et gradient
DiffusionMouvements browniens se faisant
uniquement sous laction des forces
themodynamiques Si une membrane sépare deux
compartiments, le passage par diffusion simple se
fera sous laction dun gradient (une force)
électrochimique (gradient dorigine chimique et
gradient dorigine électrique)
37
Diffusion au travers dune membrane

• Pas de consommation dénergie
• Descente le long dun gradient de concentration
• Pas de transporteur
• Pour des molécules lipophiles
• Cinétique linéaire
• certains minéraux et la plupart des graisses,
  lalcool

38
Diffusion passive de leau ou osmose

• Leau est une molécule polaire de petite taille
  (18 daltons)
• Grâce à cette petite taille elle peut diffuser
  directement à travers la membrane
• La membrane de l entérocyte est semi-perméable
  et elle laisse passer leau par diffusion
  cest-à-dire par osmose
• Rem leau peut également passer par des pores
  nommés aquaporines dans certains tissus notamment
  dans le côlon pour ce qui est du tube digestif

39
Diffusion passive impliquant des canaux, des
pores ou des transporteurs spécialisés
40
Diffusion passive facilitée par des canaux ou
des pores
41
Canaux et porines

• Certains protéines agissent comme des pores
  passifs permettant la diffusion des ions (canaux
  ioniques) ou de petites molécules non ionisées
  (eau,nucléotides, polypeptides ) avec une
  capacité de 107 à 108 molécules par seconde et
  selon leur gradient
• Ne demande pas dénergie car lanalyte suit un
  gradient de concentration (molécule non chargée)
  ou un gradient ionique (molécules chargées)

42
Canaux ioniques

• Canaux hydrophiles
• Ouverts ou fermés
• Durée douverture très brève (millisecondes) qui
  laisse passer des paquets dions (milliers
  dions)
• Ne nécessite pas dénergie
• Sélectivité
• Certains laissent passer plusieurs ions (Na et
  K)
• Dautres forment un canal aqueux central avec un
  filtre de sélectivité

43
Pores aquaporines

• Canaux qui permettent le passage passif et
  sélectif de leau (par exemple dans le côlon)
  mais pas de celui des ions et des autres
  substances

44
structure hypothétique dune aquaporine
Adapted from Jung et al. 1994. Journal of
Biological Chemistry. 26914648
45
Diffusion passive facilitée par des transporteurs
(perméases)
46
Diffusion facilitée

• Mouvement de diffusion dune molécules à travers
  une membrane grâce à une protéine de transport
  encore appelée perméase
• Le transporteur (uniport) joue un rôle analogue
  à celui dun récepteur (spécificité)
• Mouvement dans le sens du gradient de
  concentration qui ne nécessite pas dénergie
• Mécanisme utilisé par les molécules insolubles
  dans les lipides (pas de diffusion passive) et
  trop grosse pour passer par des pores (ex
  glucose
• Ex glucose, fructose, galactose

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Diffusion facilitée par un uniportmodèle Ping
Pong

• La protéine de transport (uniport) en se
  transconformant sous laction du ligand assure le
  rôle dune navette entre les deux faces dune
  membrane
• elle crée un passage hydrophile dans la zone
  hydrophobe de la membrane
• Transport lent mais prolongé

48
Transporteur vs. canal ou porine

• La différence entre un canal et un transporteur
  est dû au ligand qui entraîne un changement
  conformationnel de la protéine de transport
  (récepteur) qui va ainsi transférer le ligand
• Le transporteurs va osciller entre 2 conformation
  stéréochimique (modèle ping pong)
• Le transporteur fonctionne un peu à la à la
  manière dun tourniquet le ligand étant la
   main  qui fait tourner le tourniquet alors
  que le canal serait plutôt lanalogue dun tunnel

49
Implication de la diffusion facilitée dans
labsorption du glucose

• Diffusion facilitée à la membrane apicale
  (Glut-5)
• Diffusion facilitée à la membrane basale (GLUT-2)
• Rem labsorption du glucose à la membrane
  apicale implique également des mécanisme actif
  de symportage avec le Na (SGLT)

50
Diffusion facilitée le glucose

• Les transporteurs dédiés au transport passif
  facilité du glucoses sont nommés GLUT
• (GLUT5 et GLUT2)
• (Les transporteurs pour le transport actif du
  glucose sont les SGLT)

51
Glucose transport passif (facilté) par les
transporteurs GLUT vs. cotransportage
secondairement actif par le transporteur SGLT-1

Na



Glucose
Galactose
Fructose

Lumen of
also glucose,
intestine

Na
Intestinal
SGLT-1
GLUT-5


Epithelial cell

Brush border
Na




Na
Fructose
2K

ATP

3Na
2K

contraluminal membrane
ADP Pi

2K
3Na


to capillaries
2K
3Na


facilitated diffusion
Na,K-ATPase


Na
-
dependent co
-
transport
52
Comparaison du transport du glucose par diffusion
passive ou par diffusion facilitée

• 3 caractéristiques
• Plus grand débit que la diffusion passive
• Saturabilité
• Spécificité

Figure 15-5
53
Transport actif
54
Transport actif
Transport dions ou de molécules non chargées
contre leur gradient (électro)chimique et
nécessitant de lénergie (ATP)
55
Les 2 types de transport actifs

• Primaire (direct)
• Pompes membranaires ATP-dépendantes qui demandent
  une source directe dénergie pour fonctionner
• Secondaire (indirect)
• mouvement dune substance contre son gradient
  électrochimique grâce à un cotransportage
  (symport ou antiport) avec un autre analyte dont
  le gradient est maintenu par ailleurs de façon
  active

56
Transport actif primaire (direct)
57
transport actif direct
La protéine de transport est aussi une ATPase
58
Exemple de transport actif direct la pompe
Na/K

• La pompe située sur la basale de l entérocyte
  élimine activement du Na (qui va sortir de la
  cellule) contre du K (qui pénètre dans la
  cellule)
• Ce mécanisme crée un gradient en Na (faible
  concentration intracellulaire en Na) ce qui
  fournira indirectement de lénergie au transport
  apicale dautres molécules dont le transport est
  couplé à celui du Na pour entrer dans
  lentérocyte

59
Transport actif direct Ca

• Lhydrolyse de lATP est nécessaire au
  fonctionnement du transporteur.
• La molécule ou lion se lie au site de
  reconnaissance du transporteur .
• La liaison stimule la phosphorylation de la
  protéine de transport qui est une ATPase.
• rupture de l ATP qui est lié à une sous unité du
  transporteur
• La protéine de transport subit une
  transconformation qui va conduire à relacher le
  ligand de autre côté de la membrane.

60
Caractéristiques de l absorption active

• Transporteurs membranaires protéiques
• Remontée contre un gradient de concentration
• Affinité et sélectivité des transporteurs
• Couverture dénergie avec de lATP
• Cinétique saturable de type Michaelis-Menten
• Ex Na, K, acides aminés

61
Transport actif secondaire
62
Transport actif secondaire (indirect) Lexemple
du glucose

• Le transport du glucose est couplé à celui du Na
  (pôle apical, bordure en brosse)
• Lénergie nécessaire à ce co-transport
  permettant au glucose daller contre son gradient
  de concentration est fournie par le gradient de
  Na.
• Lhydrolyse de lATP par une pompe Na/K est
  nécessaire pour maintenir le gradient de Na
  (pôle capillaire)

63
Transport actif et diffusion facilitée des
glucides
pôle apicale
Co-transport actif secondaire
Diffusion facilitée
Les sucres sont exclusivement absorbés sous la
forme de monosaccharides
64
Exemple du passage du glucose par le le symport
Na-glucose SGLT1

• Lactivité du transporteur SGLT1 est déterminée
  par la pompe Na/K ATPase localisée sur la
  membrane basale de l entérocyte.
• Cette pompe maintient un gradient électrochimique
  de Na à travers la membrane apicale en extrudant
  activement du Na hors de la cellule au pôle
  basal.
• Le glucose ressortira au pôle basale de
  lentérocyte par diffusion facilitée (GLUT2)

65
Glucose cotransportage secondairement actif du
glucose par le transporteur SGLT-1

Na



Glucose
Galactose

Lumen of
intestine

Na
Intestinal
SGLT-1


Epithelial cell

Brush border
Na




Na
Fructose
2K

ATP

3Na
2K

contraluminal membrane
ADP Pi

2K
3Na


to capillaries
2K
3Na

Na,K-ATPase

facilitated diffusion


Na
-
dependent co
-
transport
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Les mécanismes de passage transcellulaire en
masse de lentérocyte

• Endocytose
• Pinocytose phagocytose

67
Pinocytose/phagocytose
Pinocytose  buvée cellulaire 
Pinocytose médiée par un récepteur
Phagocytose  ingestion cellulaire 
68

• Endocytose
• Permet à de grosses particules, des structure
  micellaires (issues de la digestion des lipides)
  ou des macromolécules denter dans la cellule.
• Phagocytose (absorption dune grosses particules
  comme les bactéries) et pinocytose (absorption de
  liquide contenant des solutés comme pour de
  grosses protéines)

vésicule pinocytaire
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Absorption intestinale Pinocytose

• Passage transcellulaire en masse de liquide
  (Bulk transport) qui nécessite de lénergie
• Absorption des immunoglobulines chez le
  nouveau-né
• Les immunoglobulines sont trop grosses pour
  passer par des transporteurs