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24.1 : Anatomie et microbiote normal de l'appareil digestif

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    Objectifs d'apprentissage

    • Décrire les principales caractéristiques anatomiques du système digestif humain
    • Décrire le microbiote normal de diverses régions du système digestif humain
    • Expliquer comment les microorganismes surmontent les défenses du tube digestif pour provoquer une infection ou une intoxication
    • Décrire les signes et symptômes généraux associés aux infections de l'appareil digestif

    Orientation clinique : 1ère partie

    Après une matinée passée à jouer dehors, Carli, quatre ans, a couru à l'intérieur pour déjeuner. Après avoir pris une bouchée de son œuf au plat, elle l'a repoussé et s'est plaint : « C'est trop visqueux, maman. Je n'en veux plus. » Mais sa mère, qui n'était pas d'humeur à jouer, a répondu brusquement que si elle voulait retourner dehors, elle ferait mieux de terminer son déjeuner. À contrecœur, Carli obtempère, s'efforçant de ne pas bâillonner alors qu'elle étouffait l'œuf qui coulait.

    Cette nuit-là, Carli s'est réveillée avec la nausée. Elle a pleuré pour ses parents puis a commencé à vomir. Ses parents ont essayé de la réconforter, mais elle a continué à vomir toute la nuit et a commencé à avoir de la diarrhée et de la fièvre. Le matin, ses parents étaient très inquiets. Ils l'ont emmenée aux urgences.

    Exercice\(\PageIndex{1}\)

    Qu'est-ce qui a pu être à l'origine des signes et symptômes de Carli ?

    Le système digestif humain, ou tube digestif (GI), commence par la bouche et se termine par l'anus. Les parties de la bouche comprennent les dents, les gencives, la langue, le vestibule buccal (espace entre les gencives, les lèvres et les dents) et la cavité buccale proprement dite (l'espace situé derrière les dents et les gencives). Les autres parties du tube digestif sont le pharynx, l'œsophage, l'estomac, l'intestin grêle, le gros intestin, le rectum et l'anus (Figure\(\PageIndex{1}\)). Les organes digestifs accessoires comprennent les glandes salivaires, le foie, la vésicule biliaire, la rate et le pancréas.

    Le système digestif contient un microbiote normal, notamment des archées, des bactéries, des champignons, des protistes et même des virus. Comme ce microbiote est important pour le fonctionnement normal du système digestif, les modifications du microbiote causées par les antibiotiques ou le régime alimentaire peuvent être nocives. De plus, l'introduction d'agents pathogènes dans le tube digestif peut provoquer des infections et des maladies. Dans cette section, nous passerons en revue le microbiote présent dans un tube digestif sain et les signes et symptômes généraux associés aux infections orales et gastro-intestinales.

    Schéma du système digestif. Le système commence par la bouche et la langue. Il y a des glandes salivaires dans cette région : la glande sublinguale se trouve sous la langue, la glande sous-maxillaire se trouve sous la mâchoire et la glande parotide se trouve tout à l'arrière de la bouche. La bouche mène au pharynx (un tube) qui mène à l'œsophage, qui mène à l'estomac, qui mène à l'intestin grêle. L'intestin grêle est divisé en 3 régions : d'abord le duodénum, ensuite le jéjunim et enfin l'iléon. Cela conduit au gros intestin qui est divisé en régions : d'abord le caecum, puis le côlon ascendant, puis le côlon transverse, puis le côlon descendant, puis le côlon sigmoïde et enfin le rectum, le canal anal et l'anus. L'appendice est une petite projection du caecum. Le gros foie (au-dessus et à droite de l'estomac), la vésicule biliaire (un petit sac sous le foie), le pancréas (structure située sous et derrière l'estomac) et la rate (structure située en dessous et à gauche de l'estomac) font également partie du système digestif.
    Figure\(\PageIndex{1}\) : Le système digestif, ou tube digestif, comprend tous les organes associés à la digestion des aliments.

    Anatomie et microbiote normal de la cavité buccale

    Les aliments pénètrent dans le tube digestif par la bouche, où commencent la digestion mécanique (par mastication) et la digestion chimique (par les enzymes présentes dans la salive). Dans la bouche se trouvent la langue, les dents et les glandes salivaires, y compris les glandes parotide, sublinguale et sous-maxillaire (Figure\(\PageIndex{2}\)). Les glandes salivaires produisent de la salive qui lubrifie les aliments et contient des enzymes digestives.

    a) Structures de la tête et du cou : lèvres, mâchoire, cavité nasale (grand espace derrière le nez), cavité buccale (espace dans la bouche), langue, luette (structure à l'arrière de la bouche), pharyx (tube à l'arrière de la bouche), œsophage (le pharyx est la partie supérieure de ce tube qui est maintenant appelé œsophage dans le gorge) et le larynx (celui-ci est également continu avec le pharynx mais conduit au système respiratoire). B) Composants de la région buccale : dents, glande sublinguale (sous la langue), glande sous-maxillaire (à l'arrière et au bas de la bouche) et glande parotide (une grosse glande située tout à l'arrière de la bouche).
    Figure\(\PageIndex{2}\) : (a) Lorsque les aliments entrent dans la bouche, la digestion commence. (b) Les glandes salivaires sont des organes digestifs accessoires. (source : modification des travaux du National Cancer Institute)

    La structure d'une dent (Figure\(\PageIndex{3}\)) commence par la surface extérieure visible, appelée couronne, qui doit être extrêmement dure pour résister à la force de morsure et de mastication. La couronne est recouverte d'émail, qui est le matériau le plus dur du corps. Sous la couronne, une couche de dentine relativement dure s'étend jusqu'à la racine de la dent, autour de la cavité pulpaire la plus interne, qui comprend la chambre pulpaire située au sommet de la dent et le canal pulpaire, ou canal radiculaire, situé dans la racine. La pulpe qui remplit la cavité pulpaire est riche en vaisseaux sanguins, en vaisseaux lymphatiques, en tissu conjonctif et en nerfs. La racine de la dent et une partie de la couronne sont recouvertes de cément, qui agit avec le ligament parodontal pour ancrer la dent en place dans l'os de la mâchoire. Les tissus mous qui entourent les dents et les os sont appelés gencives ou gencives. L'espace gingival ou fente gingivale est situé entre les gencives et les dents.

    Structure d'une dent. La partie située au-dessus des gencives (gencive) s'appelle la couronne, la partie située sous la gencive est la racine. Le sommet de la couronne est un émail épais, très épais dans la région au-dessus de la gencive et beaucoup plus fin à la racine. La couche suivante est la dentine, qui est également épaisse à la fois dans la calotte et dans la racine. Au centre se trouve la pulpe qui contient le canal pulpaire (canal radiculaire), les nerfs et les vaisseaux sanguins. La racine se trouve principalement dans la région osseuse. Il y a un petit espace où la dent s'étend au-delà de la gencive, c'est ce qu'on appelle la fente gingivale.
    Figure\(\PageIndex{3}\) : La dent possède une couronne visible avec une couche externe d'émail, une couche de dentine et une pulpe interne. La racine, cachée par les gencives, contient le canal pulpaire (canal radiculaire). (source : modification de l'œuvre de Bruce Blaus)

    Les microbes tels que les bactéries et les archées sont abondants dans la bouche et recouvrent toutes les surfaces de la cavité buccale. Cependant, différentes structures, telles que les dents ou les joues, abritent des communautés uniques de microbes aérobies et anaérobies. Certains facteurs semblent empêcher de rendre la bouche accueillante pour certains microbes. Par exemple, la mastication permet aux microbes de mieux se mélanger à la salive, ce qui permet de les avaler ou de les recracher plus facilement. La salive contient également des enzymes, dont le lysozyme, qui peuvent endommager les cellules microbiennes. Rappelons que le lysozyme fait partie de la première ligne de défense du système immunitaire inné et qu'il clive les liaisons β- (1,4) glycosidiques entre la N-acétylglucosamine (NAG) et l'acide N-acétylmuramique (NAM) dans le peptidoglycane bactérien (voir Défenses chimiques). De plus, des fluides contenant des immunoglobulines et des cellules phagocytaires sont produits dans les espaces gingivaux. Malgré toutes ces activités chimiques et mécaniques, la bouche abrite une importante communauté microbienne.

    Exercice\(\PageIndex{2}\)

    Quels sont les facteurs qui rendent la bouche inhospitalière pour certains microbes ?

    Anatomie et microbiote normal du tube digestif

    Lorsque les aliments quittent la cavité buccale, ils traversent le pharynx, ou l'arrière de la gorge, et pénètrent dans l'œsophage, qui transporte les aliments du pharynx à l'estomac sans ajout d'enzymes digestives supplémentaires. L'estomac produit du mucus pour protéger ses parois, ainsi que des enzymes digestives et de l'acide pour décomposer les aliments. Les aliments partiellement digérés quittent ensuite l'estomac par le sphincter pylorique pour atteindre la première partie de l'intestin grêle appelée duodénum. Le suc pancréatique, qui contient des enzymes et des ions bicarbonate, est libéré dans l'intestin grêle pour neutraliser les substances acides de l'estomac et faciliter la digestion. La bile, produite par le foie mais stockée dans la vésicule biliaire, est également libérée dans l'intestin grêle pour émulsionner les graisses afin qu'elles puissent se déplacer dans l'environnement aqueux de l'intestin grêle. La digestion se poursuit dans l'intestin grêle, où la majorité des nutriments contenus dans les aliments sont absorbés. Des cellules épithéliales cylindriques simples appelées entérocytes tapissent la surface de la lumière des petits plis intestinaux appelés villosités. Chaque entérocyte possède de plus petites microvillosités (extensions de la membrane cytoplasmique) sur la surface apicale cellulaire qui augmentent la surface pour permettre une meilleure absorption des nutriments (Figure\(\PageIndex{4}\)).

    L'intestin grêle avec grossissement croissant. A) est un diagramme et b), c) et d) sont des micrographies de chaque grossissement. La micrographie du plus gros grossissement montre une région rose en bas et une région rose foncé profondément ondulée à la surface ; le haut de l'image est clair. Il y a des taches plus sombres dans la couche inférieure, appelées zones de Peyer. Le schéma montre un tube recouvert de trois couches de muscles ; des vaisseaux sanguins sont reliés à l'extérieur du tube. Une découpe du tube présente des plis circulaires le long du diamètre du tube. Ces plis contiennent des villosités profondément lobées. L'espace vide dans le tube est étiqueté lumen. La couche de grossissement suivante est l'une des villosités. La micrographie est remplie de couches roses qui se replient d'avant en arrière. Le schéma montre deux plis. La surface du pli est recouverte de cellules absorbantes et de certaines cellules caliciformes. Entre les plis se trouve une crypte intestinale étiquetée en retrait. À l'intérieur des plis se trouvent des capillaires, des artères et des vésicules lymphatiques. Tout en bas de la structure (sous les vaisseaux sanguins et lymphatiques) se trouvent quelques glandes duodénales. Le dernier gros plan montre des formes de doigts alignées sur la surface d'une cellule. Elles sont étiquetées microvillosités (bordure en brosse) sur le diagramme.
    Figure\(\PageIndex{4}\) : (a) La structure de la paroi de l'intestin grêle permet l'absorption de la majeure partie des nutriments par l'organisme. (b) Les villosités sont des plis à la surface de l'intestin grêle. Les microvillosités sont des extensions cytoplasmiques des cellules individuelles qui augmentent la surface d'absorption. (c) Une micrographie photonique montre la forme des villosités. (d) Une micrographie électronique montre la forme des microvillosités. (crédit b, c, d : Modification de micrographies fournies par les régents de la faculté de médecine de l'Université du Michigan © 2012)

    Les aliments digérés quittent l'intestin grêle et se dirigent vers le gros intestin, ou côlon, où se trouve un microbiote plus diversifié. Près de cette jonction, il y a une petite poche dans le gros intestin appelée caecum, qui se fixe à l'appendice. La digestion se poursuit dans tout le côlon et l'eau est réabsorbée, puis les déchets sont excrétés par le rectum, la dernière section du côlon, et hors du corps par l'anus (Figure\(\PageIndex{1}\)).

    L'environnement de la majeure partie du tube digestif est rude, ce qui sert à deux fins : la digestion et l'immunité. L'estomac est un environnement extrêmement acide (pH 1,5 à 3,5) en raison des sucs gastriques qui décomposent les aliments et tuent de nombreux microbes ingérés ; cela aide à prévenir les infections causées par des agents pathogènes. L'environnement de l'intestin grêle est moins rude et est capable de soutenir les communautés microbiennes. Les microorganismes présents dans l'intestin grêle peuvent inclure les lactobacilles, les diptérioïdes et le champignon Candida. D'autre part, le gros intestin (côlon) contient un microbiote diversifié et abondant qui est important pour un fonctionnement normal. Ces microbes incluent les Bacteriodetes (en particulier les genres Bacteroides et Prevotella) et les Firmicutes (en particulier les membres du genre Clostridium). Des archées méthanogènes et certains champignons sont également présents, parmi de nombreuses autres espèces de bactéries. Ces microbes facilitent tous la digestion et contribuent à la production de matières fécales, de déchets excrétés par le tube digestif et de flatus, le gaz produit par la fermentation microbienne des aliments non digérés. Ils peuvent également produire des nutriments précieux. Par exemple, les bactéries lactiques telles que les bifidobactéries peuvent synthétiser des vitamines, telles que la vitamine B12, le folate et la riboflavine, que les humains ne peuvent pas synthétiser eux-mêmes. La bactérie E. coli présente dans l'intestin peut également décomposer les aliments et aider l'organisme à produire de la vitamine K, importante pour la coagulation du sang.

    Le tractus gastro-intestinal dispose de plusieurs autres méthodes pour réduire le risque d'infection par des agents pathogènes. De petits agrégats de tissu lymphoïde sous-jacent de l'iléon, appelés plaques de Peyer (Figure\(\PageIndex{4}\)), détectent les agents pathogènes dans les intestins par le biais de cellules micropliées (M), qui transfèrent les antigènes de la lumière de l'intestin vers les lymphocytes situés sur les plaques de Peyer pour induire une réponse immunitaire. Les patchs de Peyer sécrètent ensuite des IgA et d'autres anticorps spécifiques à l'agent pathogène dans la lumière intestinale pour aider à maintenir les microbes intestinaux à des niveaux sûrs. Les cellules caliciformes, qui sont des cellules épithéliales cylindriques simples modifiées, tapissent également le tube digestif (Figure\(\PageIndex{5}\)). Les cellules caliciformes sécrètent une mucine gélifiante, qui est le principal composant du mucus. La production d'une couche protectrice de mucus aide à réduire le risque que des agents pathogènes atteignent des tissus plus profonds.

    Le mouvement constant des matériaux dans le tractus gastro-intestinal contribue également à éliminer les agents pathogènes transitoires hors du corps. En fait, les matières fécales sont composées d'environ 25 % de microbes, 25 % de cellules épithéliales affaissées, 25 % de mucus et 25 % d'aliments digérés ou non digérés. Enfin, le microbiote normal constitue une barrière supplémentaire à l'infection par divers mécanismes. Par exemple, ces organismes surpassent les agents pathogènes potentiels pour l'espace et les nutriments dans l'intestin. C'est ce que l'on appelle l'exclusion compétitive. Les membres du microbiote peuvent également sécréter des toxines protéiques appelées bactériocines qui sont capables de se lier à des récepteurs spécifiques situés à la surface des bactéries sensibles.

    Micrographie des villosités intestinales qui sont deux régions roses séparées par un espace clair. La surface de chaque bande rose est rose plus foncé que le centre et la surface contient des cellules ovales rose plus clair appelées cellules caliciformes.
    Figure\(\PageIndex{5}\) : Une image agrandie de villosités intestinales dans le tube digestif montre des cellules caliciformes. Ces cellules jouent un rôle important dans la production d'une couche protectrice de mucus.

    Exercice\(\PageIndex{3}\)

    Comparez et opposez le microbiote du petit intestin et du gros intestin.

    Signes et symptômes généraux des maladies buccodentaires et gastro-intestinales

    Malgré les nombreux mécanismes de défense qui protègent contre les infections, toutes les parties du tube digestif peuvent devenir des sites d'infection ou d'intoxication. Le terme « intoxication alimentaire » est parfois utilisé pour désigner les infections gastro-intestinales et les intoxications, mais toutes les formes de maladies gastro-intestinales ne sont pas causées par des agents pathogènes ou des toxines d'origine alimentaire.

    Dans la bouche, la fermentation par des microbes anaérobies produit des acides qui endommagent les dents et les gencives. Cela peut entraîner des caries, des caries et des maladies parodontales, une affection caractérisée par une inflammation chronique et une érosion des gencives. De plus, certains agents pathogènes peuvent provoquer des infections de la muqueuse, des glandes et d'autres structures de la bouche, entraînant une inflammation, des plaies, des chancres et d'autres lésions. Une plaie ouverte dans la bouche ou le tube digestif est généralement appelée ulcère.

    Les infections et les intoxications du tractus gastro-intestinal inférieur produisent souvent des symptômes tels que nausées, vomissements, diarrhée, courbatures et fièvre. Dans certains cas, les vomissements et la diarrhée peuvent provoquer une déshydratation sévère et d'autres complications pouvant devenir graves, voire mortelles. Différents termes cliniques sont utilisés pour décrire les symptômes gastro-intestinaux. Par exemple, la gastrite est une inflammation de la muqueuse de l'estomac qui entraîne un gonflement et l'entérite fait référence à une inflammation de la muqueuse intestinale. Lorsque l'inflammation touche à la fois la paroi de l'estomac et celle de l'intestin, on parle de gastro-entérite. L'inflammation du foie est appelée hépatite. L'inflammation du côlon, appelée colite, survient fréquemment en cas d'intoxication alimentaire. Comme un côlon enflammé ne réabsorbe pas l'eau aussi efficacement que d'habitude, les selles deviennent liquides et provoquent de la diarrhée. Les dommages causés aux cellules épithéliales du côlon peuvent également provoquer des saignements et l'apparition d'un excès de mucus dans les selles liquides, une affection appelée dysenterie.

    Exercice\(\PageIndex{4}\)

    Énumérer les causes, les signes et les symptômes possibles d'une intoxication alimentaire.

    Concepts clés et résumé

    • Le tube digestif, qui comprend la cavité buccale, le pharynx, l'œsophage, l'estomac, l'intestin grêle et le gros intestin, possède un microbiote normal qui est important pour la santé.
    • Le mouvement constant des matières dans le canal gastro-intestinal, la couche protectrice de mucus, le microbiote normal et l'environnement chimique agressif de l'estomac et de l'intestin grêle aident à prévenir la colonisation par des agents pathogènes.
    • Les infections ou les toxines microbiennes présentes dans la cavité buccale peuvent provoquer des caries, des maladies parodontales et divers types d'ulcères.
    • Les infections et les intoxications du tractus gastro-intestinal peuvent provoquer des symptômes généraux tels que nausées, vomissements, diarrhée et fièvre. Une inflammation localisée du tractus gastro-intestinal peut provoquer une gastrite, une entérite, une gastro-entérite, une hépatite ou une colite, et des lésions des cellules épithéliales du côlon peuvent entraîner une dysenterie.
    • Les maladies d'origine alimentaire sont des infections ou des intoxications causées par des agents pathogènes ou des toxines ingérés dans des aliments ou de l'eau contaminés.