Section 1-2 Physiologie de base assurant la motricité du TGI

Question 1

Quelles sont les principales couches observables sur une coupe transversale de la paroi d’un segment du TGI et spécifier la fonction respective de ces couches?

Answer 1

1. Séreuse : assure la fixation du TGI aux structures de support (cage thoracique et cavité abdominale). Elle permet d’acheminer les nerfs du SNE ainsi que les vaisseaux sanguins et lymphatiques perfusant le TGI.
2. Musculeuse : assure le transit des aliments ingérés. Elle est organisée en 2 couches de CML soit : circulaire (interne) et longitudinale (externe). Entre les 2, il y a le plexus nerveux myentérique (SNI)
3. Muqueuse : en contact avec les aliments, assure la digestion et l’absorption des aliments, contient les neurones composant le plexus nerveux sous-muqueux (SNI), une couche de CML peu développée et les éléments du système de défense contre les pathogènes.

Question 2

Décrire l’organisation des CML dans les couches musculaires du TGI.

Answer 2

• Muqueuse : petite couche de CML peu développée.
• Sous-muqueuse circulaire : plus interne, elles vont encercler le tube digestif. (constriction)
• Sous-muqueuse longitudinale : plus externe, elles vont suivre le tube digestif. (péristaltisme)
• Séreuse: pas de CML.

Question 3

Le tube digestif est composé principalement de CML. Est-ce que les CML sont identiques d’un segment à un autre (oesophage, estomac, petit intestin et côlon) du TGI et expliquer pourquoi ? (indice: contiennent-elles les mêmes protéines contractiles)

Answer 3

Non, les CML du TGI ne sont pas identiques de par leur contenu en myofilaments (plusieurs isoformes de myosine et d’actine sont retrouvés) et de leurs récepteurs membranaires aux divers médiateurs chimiques, ce qui signifie qu’il existe des différences fonctionnelles entre les CML si l’on compare les CML des couches circulaires et longitudinales d’un segment du TGI ainsi que les CML composant les différents grands segments du TGI.
Dans un même segment et pour une même couche de CML, il existe des différences en lien aux activités électriques et mécaniques des CML qui s’observent par le patron de contraction de l’estomac. Ces différences se retrouvent aussi dans les CML composant les sphincters séparant les grands segments du TGI. L’oesophage présente des variations dans sa composition en cellules musculaires qui sont en partie ou totalement striées et/ou lisses

Question 4

Que possède les CML qui leur permettent de fonctionner de façon coordonnée afin d’assurer une contraction efficace ?

Answer 4

Jonctions communicantes entre les CML adjacentes qui facilite la coordination de milliers de CML.
Il permet à la dépolarisation de se transmettre de cellules en cellules et d’avoir une activité coordonnée. Coopération entre CML n’est pas suffisante pour permettre une motricité adéquate de TGI afin d’assurer le transit des aliments.
Au syncytium des CML s’ajoute les cellules interstitielles (ICC + PDGFRalpha+) responsables du rythme bioélectrique de base. Ces 2 éléments forment le syncitium de base (SIP de base). (SIP=ICC + PDGFRalpha+ + CML)

Question 5

La contraction des CML est:

1) assurée par quel ion ?
2) cet ion se lie à quelle protéine intracellulaire pour former un complexe ?
2) ce complexe ion-protéine a comme effet de stimuler quelle protéine ?
3) qui à son tour, a comme action de ....... ?

Answer 5

1) Calcium
2) Complexe Ca2+/Calmoduline
2) La myosine kinase (Myosine Light Chain Kinase)
3) Favorise contraction (via phosphorylation chaîne légère myosine; MLC20) des CML.

Question 6

Quelle est la valeur moyenne du potentiel membranaire de repos de la CML ?

Answer 6

-70/-60mV -> -50/-30mV (par NSCC) -> 0mV (par VDCC)

Question 7

Comment nomme-t-on les canaux ioniques localisés à la membrane des CML qui sont responsables de l’entrée importante de Ca+2 extracellulaire ?

Answer 7

• Canaux ioniques au Ca2+ sensibles à une variation de potentiel membranaire (VDCC) (dépolarisation totale de la membrane, qui passe de -50/-30mV due à l’ouverture des canaux NSCC, à 0mV)
• Canaux non-sélectifs ou NSCC: font partie de la famille des récepteurs TRP; mécanorécepteurs qui s’ouvrent par étirement de la CML. (NSCC Font entrer Ca2+/Na+ → dépolarisation partielle de la membrane (-50/-30mV) de la membrane → rend plus sensible les VDCC.)

Question 8

À l’aide d’une microélectrode insérée dans une CML, l’ouverture des canaux cités à la question précédente causera une dépolarisation qui sera enregistrée comme ………….
(indice: forme du graphique obtenu).

Answer 8

un pic calcique

Question 9

Lors de l’étirement de la CML, celle-ci devient plus sensible à la contraction.

1) Quel est le nom du canal ionique qui permet l'écoulement d'ions de l'extracellulaire à l'intérieur de la cellule ?
2) Quels sont les ions (par ordre d'importance) qui s'acheminent dans ce canal ionique ?
3) L'entrée de ces ions dans la cellule, occasionnera quel changement sur l'enregistrement du potentiel membranaire de repos (référer fig. 2-4) ?
4) Faisant suite à la question 3, ce repositionnement du potentiel membranaire de repos, favorisera l'ouverture de quel canal ionique ?
5) Faisant suite à la question 4, l'ouverture plus fréquente de ces canaux ioniques aura quel effet sur la force de contraction des CML ?

Answer 9

1) NSCC ou canaux non sélectifs
2) Ca2+, Na+
3) Modification du potentiel de repos de -50 à -30mV
4) Cette dépolarisation partielle rend plus sensible les canaux au Ca2+ dépendant de la variation de voltage (canaux VSCC ou VDCC) à ouvrir plus fréquemment

5)Augmentation du nombre de dépolarisation totale de la membrane. Plus la fréquence (nombre) de pic calcique est élevée, plus de Ca2+ extracellulaire entre dans la CML ce qui permet d’augmenter la force de contraction en favorisant les interactions actine/myosine.

Question 10

Que signifie hyperpolarisation de la membrane cytoplasmique et quel ion favorise l’hyperpolarisation de la membrane de la CML ?

Answer 10

Hyperpolarisation de la membrane des CML = potentiel membranaire plus négatif → rend la membrane plus difficile à dépolariser.
Diminue la sensibilité des VDCC = diminue entrée de calcium par canaux = relaxation des CML.

Sortie de K+ favorise hyperpolarisation MC des CML.

Question 11

Quels sont les médiateurs chimiques libérés des motoneurones excitateurs du SNI qui stimulent la contraction des CML et décrire la cascade d’action intracellulaire par lequel ils fonctionnent dans la CML pour favoriser la contraction ?

Answer 11

Les motoneurones excitateurs libèrent de l’ACH, la substance P et la neurokinine 1.
Les récepteurs de ces substances sur la membrane des CML; le récepteur muscarinique M3 qui lie l’ACh et le récepteur neurokinine 1 qui lie la substance P et la neurokinine 1.
Ces récepteurs activent la phospholipase-C qui favorise production IP3 qui se lie à son récepteur au niveau du réticulum sarcoplasmique favorisant la sortie de Ca2+ (emmagasiné dans le RS). Ce calcium stimule activité myosine kinase (MLCKinase) qui favorise la contraction des CML.

Question 12

Quels sont les médiateurs chimiques libérés des motoneurones inhibiteurs du SNI qui permettent la relaxation des CML et décrire la cascade d’action intracellulaire respectif par lequel ils fonctionnent dans la CML pour favoriser la relaxation ?

Answer 12

Les motoneurones inhibiteurs relâchent du NO et le VIP qui sensibilisent les canaux à potassium par l’intermédiaire des protéines kinases G ou A, qui causeront l’hyperpolarisation de la membrane des CML (rend membrane plus difficile à dépolariser). Les protéines kinases G ou A activeront la myosine phosphatase qui favorise la relaxation des CML par une diminution des interactions entre la myosine et l’actine.

Question 13

Par quel mécanisme les médiateurs chimiques libérés des motoneurones inhibiteurs du SNI parviennent-ils en autre à hyperpolariser la membrane des CML ?

Answer 13

Ils favorisent avec les kinases la sensibilisation des canaux potassium (phosphorylation des canaux K+) ce qui favorise la sortie de potassium de la cellule.

Question 14

Au plan de l’activité bioélectrique des CML du TGI, on observe la présence d’onde lente. Quel rôle ont ces ondes lentes dans la physiologie du TGI ?

Answer 14

Il y a 2 types d’ondes lentes
1- Dépolarisations membranaires partielles et régulières nommées ondes lentes
2- Des ondes lentes associées à des dépolarisations membranaires totales, nommées les potentiels d’action (ou pic calcique).

Ondes lentes sans potentiel d’action
Le potentiel membranaire de repos varie toujours dans le TGI et de façon différente entre les divers segments de ce TGI. Le potentiel varie de 20-30 mV soit de -70 mV à -50 mV. Ce sont des dépolarisations partielles nommée ondes lentes. Les jonctions communicantes assurent la propagation des dépolarisations partielles entre les CML sur une certaine distance du TGI. Ces ondes lentes servent à synchroniser la motricité du TGI et ne sont pas reliées à une activité mécanique.

Ondes lentes avec potentiel d’action
La 2eme ondes lentes sont celles qui causent une dépolarisation totale de la membrane et qui sont associées à une activité mécanique occasionnée par les VDCC.
Les potentiels d’actions surviennent seulement à la pointe d’une onde lente, mais les ondes lentes ne sont pas toujours associé à des potentiels d’actions.

Question 15

Quel est la fonction physiologique de cette onde lente sur le potentiel membranaire de repos d’une CML ?

Answer 15

Il fait varier le potentiel de repos de 20 à 30 mV (passe de -70mv/-60mV à -50mV/-40mV).
La fréquence de ces ondes n’est pas identique dans tous les segments du TGI.

Ondes lentes (dépolarisations partielles spontanées) servent à synchroniser la motricité des cellules du TGI.

Question 16

Quel est l’effet physiologique de jumeler plusieurs pics calciques sur une onde lente ?

Answer 16

Augmente la fréquence et donc les forces de contraction.
(plus la fréquence des pics calciques (dépolarisation totale de la MC) augmente → plus il y a d’entrée de Ca2+ → plus la force de contraction des CML augmente)

Question 17

Quel est le nom des cellules

1) qui sont responsables d'initier ces ondes lentes ?
2) Lorsqu'elles sont organisées en réseau, on dit qu'elles ont une activité de type ............................ ?
3) Lorsqu'elles se retrouvent insérées avec les CML, elles assurent quelle fonction ?
4) Comment a-t-on découvert (observé) leur présence parmi les CML ? (indice : fig. 2-16)

Answer 17

1) ICC pacemaker (interstitial cell of Cajal)
2) Pacemaker (possibilité de se dépolariser par elles-mêmes de façon spontanée)
3) Les motoneurones du système nerveux intrinsèque interagissent avec les ICC, puis les ICC avec les CML. Elles régulent la synchronisation de l’ensemble des activités bioélectriques des CML dans un segment du TGI.

L’activité des ICC sont associés à l’activité intrinsèque des ondes lentes dans le TGI.
Les ICC permettent des transmettre les ondes lentes à l’ensemble des CML composant les plans musculaires.

4) Elles ont été mises à jour grâce à des techniques de marquage moléculaire spécifique de manipulations génétiques qui ont permis leur identification, leur localisation et une compréhension de leur fonctionnement. Marquage par immunofluorescence aussi selon une de ses images.

Souris invalidée (knock-out) → invalidation du récepteur membranaire c-Kit qui empêche développement des ICC) → disparition ondes lentes. Permet démontrer activité pacemaker des ICC (activité intrinsèque des ondes lentes est associée à l’activité des ICC).

Question 18

Quel nom donne-t-on au complexe cellulaire formé des cellules musculaires lisses et des cellules interstitielles ?

Answer 18

Syncitium SIP

Question 19

Est-ce que le nombre d’onde lente est:

1) identique si on compare les enregistrements obtenus de l’estomac, du petit intestin et du côlon ?
2) Chez le chien, quel est le nombre moyen d’ondes lentes enregistré pour chaque segment : estomac, petit intestin et côlon?
3) Est-ce que la forme des ondes lentes enregistrées est identique pour un segment donné ?
4) Est-ce que la forme des ondes lentes enregistrées est identique entre les segments du TGI (estomac, intestin, côlon) ?
5) Sur le plan physiologique quel effet aura ce nombre différent d’ondes lentes sur l’activité contractile de ces segments ?

Answer 19

1) Non
2) Estomac: 5 par minute, petit intestin 20 par minute, colon 5 par minute
3) Oui

4) Non
Diverses régions du TGI → noyaux cellules spécialisées ICC (activité pacemaker) organisées en réseaux et responsables de l’initiation des ondes lentes.
La fréquence des ondes lentes varie d’une section à l’autre du TGI, car l’activité pacemaker des cellules ICC de ces réseaux diffère.

5) Le nombre différent d’ondes lentes explique les variations des rythme de contractions entre les segments.
Les muscles peuvent se contracter plus ou moins souvent selon le nb d’ondes lentes couplées à un ou des potentiels d’action; les potentiels d’action des CML du TGI surviennent SEULEMENT au sommet d’une onde lente (générée par les ICC).

Par exemple, dans le petit intestin, la moyenne est de 20 ondes lentes par minute → les muscles peuvent se contracter entre 0 et 20 fois par minute, alors que dans l’estomac, le nombre maximal de contractions par minute est 5 (5 ondes lentes par minute). La fréquence de contraction dépend de combien d’ondes lentes sont 1) générées par les ICC par minute et 2) vont être couplées à un potentiel calcique.