Tractus gastro-intestinal 3: le duodénum, le foie et le pancréas

Introduction

Les parties 1 et 2 de notre série sur le tractus gastro-intestinal (GI) ont examiné le rôle de la bouche, de lœsophage et de lestomac dans la digestion mécanique et chimique. Cette troisième partie de la série couvre lanatomie et la fonction du duodénum – le premier segment de lintestin grêle – et le rôle des deux principaux organes accessoires de la digestion, le foie et le pancréas. Il décrit également les pathologies courantes qui affectent ces parties du tractus gastro-intestinal.

Anatomie du duodénum

Le duodénum (Fig 1) est en forme de U et mesure environ 25 à 38 cm de long (Lopez et Khorasani-Zadeh, 2019). Il se compose de quatre régions:

• Région supérieure: une zone supérieure élargie denviron 2 cm appelée bulbe duodénal, qui prolonge le sphincter pylorique et est reliée au foie par le ligament hépatoduodénal;
• Région descendante: elle sétend vers le bas dans la cavité abdominale à partir de la flexion duodénale supérieure; environ à mi-chemin se trouve la papille duodénale principale, le point dentrée du canal cholédoque et du canal pancréatique, qui fusionnent avant dentrer dans le duodénum. Lentrée de la bile et du suc pancréatique dans le duodénum est régulée par un petit anneau de muscle, le sphincter dOddi;
• Région horizontale ou transversale: la plus grande section du duodénum (10-12 cm de long) et le zone principale dabsorption minérale;
• Région ascendante: elle passe légèrement vers le haut dans la cavité abdominale avant de se connecter au jéjunum à la flexion duodénojéjunale.

Le duodénum est avant tout une région de digestion chimique. Il reçoit des sécrétions du foie et du pancréas et sa muqueuse contient un grand nombre de cellules produisant du mucus (gobelet) et des glandes de Brunner, qui sécrètent un liquide aqueux riche en mucus et en ions bicarbonate. Comme dans lestomac (voir partie 2), le mucus agit comme une barrière protectrice contre lautodigestion et lubrifie le passage du chyme.

La muqueuse du duodénum contient également de hautes cellules épithéliales cylindriques et se prolonge dans des plis circulaires et projections en forme de doigt (villosités), qui augmentent la surface dabsorption des nutriments. Cependant, labsorption des nutriments nest pas la spécialité du duodénum et se produit principalement plus bas dans lintestin grêle dans le jéjunum et liléon, où les villosités sont plus longues, plus nombreuses et se trouvent à une plus grande densité.

Production dhormones dans le duodénum

Le sphincter pylorique, qui sépare lestomac et le duodénum, souvre périodiquement pour libérer de petites portions de chyme acide (voir partie 2). Cette augmentation soudaine de lacidité stimule la libération de plusieurs hormones dont:

• Secretin;
• Cholécystokinine;
• Polypeptide inhibiteur gastrique (GIP);
• Peptide intestinal vasoactif (VIP).

Sécrétine

La sécrétine, une hormone peptidique comprenant 27 acides aminés, est sécrétée par les cellules S entéro-endocrines du duodénum et du jéjunum.Il stimule la production et la libération dions bicarbonate par le pancréas; ceux-ci saccumulent dans le suc pancréatique, lui donnant un pH alcalin denviron 8-8,6. La neutralisation de lacidité du chyme prévient les lésions de la muqueuse dans les sections suivantes du tractus gastro-intestinal et fournit un pH favorable à lactivité des enzymes pancréatiques (Jun et al, 2016).

Cholécystokinine

La cholécystokinine (CCK) existe sous plusieurs formes avec un nombre dacides aminés allant de quatre à 83. Elle est libérée par les cellules I entéroendocrines du duodénum et du jéjunum. Comme lexplique Rehfeld (2017), CCK:

• Inhibe la vidange gastrique;
• Aide à prévenir le remplissage excessif du duodénum;
• Stimule la production denzymes pancréatiques;
• Stimule la contraction de la paroi musculaire lisse de la vésicule biliaire, lincitant à libérer la bile;
• Détend le sphincter dOddi, permettant à la bile et au suc pancréatique dêtre libérés dans le duodénum ;
• Améliore lactivité des glandes de Brunner, augmentant leur production de sécrétions riches en bicarbonate;
• Réduit les sensations de faim, ainsi que dautres hormones telles que le polypeptide pancréatique.

Polypeptide inhibiteur gastrique

Synthétisé par les cellules K entéroendocrines du duodénum et du jéjunum, le GIP est un polypeptide comprenant environ 42 acides aminés. Comme son nom lindique, le GIP inhibe la libération de sécrétions gastriques dans lestomac, aidant à éviter dendommager lintestin grêle. Il favorise également la libération dinsuline par les cellules bêta du pancréas (Pederson et McIntosh, 2016).

Peptide intestinal vasoactif

Le VIP est un neuropeptide composé de 28 acides aminés et produit par les cellules nerveuses dans tout le tube digestif. Son rôle est mal compris mais on pense quil régule la composition du suc pancréatique et de la bile, ainsi que la circulation sanguine dans les tissus intestinaux. Cependant, le VIP a également des effets en dehors du tractus gastro-intestinal: il induit une vasodilatation périphérique, abaissant ainsi la pression artérielle, tout en augmentant la force de la contraction myocardique. On pense également quil joue un rôle dans la régulation des réponses immunitaires (Igarashi et al, 2011).

La digestion chimique dans le duodénum

La digestion chimique dans le duodénum repose sur les sécrétions du deux principaux organes accessoires du tractus gastro-intestinal, le:

• Foie, qui produit la bile;
• Pancréas, qui produit du jus pancréatique.

La bile et le jus pancréatique sont mélangés et déchargés dans le duodénum chaque fois que le sphincter dOddi souvre sous linfluence de CCK.

Production de foie et de bile

Le foie est le plus grand organe interne du corps humain; il pèse environ 1,3 kg chez la femme et 1,8 kg chez lhomme. Situé dans le quadrant supérieur droit de labdomen, juste en dessous du diaphragme, il a plus de 500 fonctions documentées. Son rôle majeur dans la digestion est la production de bile, qui est concentrée et stockée dans la vésicule biliaire (Fig 2). Chez une personne en bonne santé, le foie libère environ 600 ml de bile dans le duodénum chaque jour. Cela se fait en petites quantités lorsque la vésicule biliaire se contracte en réponse à la CCK (Hundt et al, 2019).

La bile est un fluide vert jaunâtre qui contient principalement:

• Eau;
• Sels biliaires, y compris taurocholate de sodium et glycocholate de sodium;
• Cholestérol;
• Phospholipides;
• Pigments biliaires bilirubine et biliverdine, qui proviennent de la dégradation des érythrocytes.

Les sels biliaires jouent un rôle important dans la digestion chimique dans le duodénum. Ils abaissent la tension superficielle des gros globules graisseux, les faisant seffondrer en gouttelettes plus petites (Fig 3). Ce processus est appelé émulsification, car il crée une émulsion de minuscules gouttelettes de graisse avec une plus grande surface pour une dégradation ultérieure par les enzymes de digestion des graisses (lipases). La digestion des graisses par la bile et les lipases permet également labsorption efficace des vitamines liposolubles telles que les vitamines A, D, E et K.

Pancréas et production de jus pancréatique

Le pancréas est une petite glande allongée denviron 15 cm de long et pesant environ 110 g ; il est situé dans lanse du duodénum et est recouvert par la partie inférieure de lestomac (Fig 2). Le pancréas est un organe important des systèmes endocrinien et digestif, jouant un rôle clé dans la régulation de la glycémie et la digestion.

La partie endocrine du pancréas est constituée de minuscules amas de cellules appelées îlots de Les langerhans, qui produisent plusieurs hormones clés impliquées dans le contrôle de la glycémie et la régulation de lappétit.

La partie digestive du pancréas, ou pancréas exocrine, occupe environ 80% de la masse de lorgane. Il se compose de milliers dacini, de petites structures en forme de baies qui sécrètent du suc pancréatique dans de minuscules canaux.Celles-ci se connectent et fusionnent finalement avant de décharger leurs sécrétions dans le canal pancréatique central, qui lui-même fusionne avec le canal cholédoque avant dentrer dans le duodénum au niveau de la papille duodénale principale (Fig 2).

Environ 1-2,5 L le suc pancréatique est produit chaque jour par un pancréas adulte. Comme expliqué par Agrawal et Aoun, (2014), le jus pancréatique se compose principalement de:

• Eau;
• ions bicarbonate;
• enzymes pancréatiques.

Lun de ses rôles clés est de neutraliser lacidité du chyme provenant de lestomac. Ceci est essentiel pour prévenir lautodigestion et lulcération des sections suivantes du tractus gastro-intestinal.

Pancréas et production denzymes pancréatiques

Au-delà du suc pancréatique, le pancréas produit également plusieurs enzymes qui continuent, dans le duodénum, la digestion chimique a commencé dans la bouche et lestomac.

Lipase pancréatique
La lipase pancréatique est la plus active des lipases intestinales. Comme les lipases salivaires et gastriques (voir partie 1 et partie 2), il décompose les graisses triglycérides en acides gras et en glycérol, agissant principalement sur les gouttelettes de graisse émulsionnées créées par les sels biliaires. Pour une activité maximale sur les gouttelettes de graisse, la lipase pancréatique nécessite la présence de la petite protéine co-enzyme colipase, qui est elle-même produite par le pancréas (Ross et al, 2013).

Médicaments amaigrissants tels que lorlistat inhibent la lipase pancréatique, réduisant ainsi la digestion et labsorption des graisses. On rapporte que lorlistat réduit labsorption des graisses alimentaires jusquà 30%. Cependant, lutilisation de ces médicaments est souvent associée à des effets secondaires tels que ballonnements abdominaux et diarrhée, car les graisses non digérées saccumulent dans le côlon et lirritent (Qi, 2018; Al-Suwailem et al, 2006).

Amylase pancréatique
La digestion des glucides commence dans la bouche avec lamylase salivaire (voir partie 1). Comme lamylase salivaire, lamylase pancréatique attaque les liaisons glycosidiques entre les molécules de glucose adjacentes dans les polysaccharides, décomposant lamidon en maltose. Comme elle catalyse la digestion de lamidon dans la lumière du duodénum (espace intérieur du duodénum), elle est également appelée amylase luminale (Williams, 2019).

Lamylase pancréatique peut fonctionner sur une large plage de pH neutre à alcalin . Les amylases sont plus efficaces dans un environnement avec un pH neutre à alcalin. Lactivité de lamylase salivaire ralentit dans lenvironnement acide de lestomac, mais la digestion enzymatique des glucides reprend dans lenvironnement alcalin du duodénum.

Protéases pancréatiques

La digestion des protéines commence dans lestomac, où la pepsine attaque les liaisons peptidiques de grosses molécules, décomposant les protéines en de plus petites chaînes dacides aminés appelées polypeptides (voir partie 2). La prochaine étape de la digestion des protéines repose sur plusieurs protéases pancréatiques:

• Trypsine;
• Chymotrypsin;
• Carboxypeptidase;
• Élastase .

La trypsine est la principale protéase présente dans le suc pancréatique. Pour éviter lautodigestion et les dommages aux acini pancréatiques et aux canaux, il est initialement sécrété sous forme de précurseur inactif (ou zymogène) trypsinogène. Une fois dans la lumière duodénale, le trypsinogène est converti en trypsine par laction de lenzyme entéropeptidase (ou entérokinase), qui est produite par les cellules muqueuses du duodénum et du jéjunum. La trypsine catalyse ensuite lactivation des autres zymogènes pancréatiques en leurs formes actives chymotrypsine, carboxypeptidase et élastase (Goodman, 2010).

La carboxypeptidase – une exopeptidase – catalyse lélimination dacides aminés uniques des extrémités de la protéine et molécules polypeptidiques, réduisant progressivement leur longueur. La trypsine, la chymotrypsine et lélastase – toutes des endopeptidases – attaquent les liaisons peptidiques dans les parties centrales des protéines et des polypeptides. Il en résulte la génération de plus petites chaînes dacides aminés appelées peptides (Fig 4), qui sont ensuite digérées dans le jéjunum et liléon par laction de la peptidase intestinale (voir partie 4).

Nucléases pancréatiques
Tous les aliments consommés par les humains proviennent de plantes, danimaux, de champignons ou des sources bactériennes. Comme toutes les cellules, quelle que soit leur origine, contiennent de lacide désoxyribonucléique (ADN) et de lacide ribonucléique (ARN), le corps humain peut les digérer en les décomposant en leurs éléments constitutifs, appelés nucléotides. LADN est composé de quatre bases nucléotidiques majeures: ladénine, la cytosine, la guanine et la thymine; LARN a les mêmes bases, sauf que la thymine est remplacée par luracile (Knight et Andrade, 2018).

Le jus pancréatique contient les nucléases pancréatiques DNase et RNase, enzymes qui dégradent lADN et lARN (VanPutte et al, 2017). La digestion des acides nucléiques permet à certaines des bases nucléotidiques dêtre recyclées et utilisées comme éléments constitutifs de la synthèse de lADN humain lors de la division cellulaire, et de lARN lors du processus de transcription qui précède la synthèse des protéines.

Absorption minérale dans le duodénum

Le duodénum est principalement dédié à la digestion, mais la présence de villosités courtes en nombre relativement petit indique quune certaine absorption de nutriments a également lieu ici. De petites quantités de sucres, dacides aminés et de graisses, mais de grandes quantités de minéraux (fer, calcium, phosphore et oligo-éléments de zinc et de cuivre) sont absorbées dans le duodénum (Kiela et Ghishan, 2016). Les patients qui ont eu une ulcération étendue ou un cancer qui a nécessité lablation de tout ou partie du duodénum peuvent avoir besoin de prendre des suppléments minéraux pour compenser une absorption minérale réduite.

Problèmes courants

Duodénal ulcération

«Ulcère gastroduodénal» est un terme générique utilisé pour décrire les ulcères de lestomac ou du duodénum. Les ulcères gastriques et duodénaux étaient autrefois attribués au stress et à une mauvaise alimentation – en particulier à la consommation daliments gras et épicés – mais il est maintenant admis que linfection à Helicobacter pylori est le principal facteur de précipitation (voir partie 2). Lutilisation danti-inflammatoires non stéroïdiens augmente considérablement le risque dulcères gastro-duodénaux (Kaur et al, 2012).

Les symptômes des ulcères gastriques et duodénaux sont très similaires. Les patients ressentent souvent une douleur épigastrique brûlante, souvent décrite comme un «rongement», et peuvent indiquer son emplacement. Certaines personnes atteintes dulcères duodénaux ressentent des douleurs à jeun ou survenant deux à trois heures après la consommation daliments, ce qui correspond aux temps de vidange gastrique. Cependant, la seule façon de localiser un ulcère gastro-duodénal avec une certitude absolue est de le visualiser, généralement par endoscopie.

Les ulcères duodénaux doivent être traités en raison du risque de perforation et de complications potentiellement mortelles telles que la péritonite et la septicémie . Comme pour les ulcères gastriques (voir partie 2), le traitement repose sur la combinaison dun inhibiteur de la pompe à protons pour réduire la sécrétion dacide gastrique et de deux antibiotiques pour éradiquer linfection à H. pylori (trithérapie) (Narayanan et al, 2018).

Calculs biliaires

Les calculs biliaires sont lune des pathologies les plus courantes du tractus gastro-intestinal, se formant généralement à la suite de la consolidation des sels biliaires et du cholestérol. De nombreuses personnes ont, dans leur vésicule biliaire, une collection de dépôts graveleux ressemblant à du sable humide, appelés boues biliaires. Au fil du temps, les particules peuvent sagréger pour former un calcul biliaire. De nombreux manuels citent les «cinq F» – femmes, blondes, grosses, quarante ans et fertiles – comme facteurs de risque majeurs de développement de calculs biliaires, mais ces critères sont désormais considérés comme de mauvais indicateurs de risque. Cependant, être une femme, être en surpoids et être dâge moyen sont des facteurs de risque reconnus.

De nombreuses personnes qui ont des calculs biliaires ne les connaissent pas, car elles ne provoquent généralement pas de symptômes à moins quelles ne commencent à sortir de la bile vessie. Chaque année, environ 2 à 4% des personnes atteintes de calculs biliaires présentent des symptômes (Gurusamy et Davidson, 2014). Les coliques biliaires – la douleur associée aux calculs biliaires – surviennent généralement lorsque les calculs biliaires quittent la vésicule biliaire et commencent à se frayer un chemin le long des voies biliaires hautement innervées. Elle est généralement ressentie dans le quadrant supérieur droit et irradie généralement vers le dos, en particulier autour de lomoplate droite. Les coliques biliaires, décrites comme extrêmement douloureuses, avec des épisodes qui durent généralement de 1 à 5 heures, sont souvent associées à des nausées, des vomissements et des ballonnements. La douleur est si intense que les opioïdes sont souvent nécessaires pour la soulager.

Un calcul biliaire coincé dans le canal biliaire peut entraîner une jaunisse obstructive. Les deux pigments biliaires bilirubine et biliverdine saccumulent dans le foie et débordent dans le sang, provoquant une coloration foncée de lurine. Ils finissent par transformer la peau et la sclérotique (le blanc des yeux) en une couleur jaune verdâtre typique de la jaunisse.

Chez les patients qui ont des calculs biliaires asymptomatiques, lattente vigilante est généralement lapproche à adopter , tandis que le National Institute for Health and Care Excellence (2014) recommande lablation de la vésicule biliaire (cholécystectomie) pour les personnes présentant des symptômes; cela se fait généralement par laparoscopie (Gurusamy et Davidson, 2014).

Les patients qui ont subi une ablation de la vésicule biliaire sont moins efficaces lorsquil sagit de digérer les graisses; cela signifie que la graisse non digérée est transportée dans le gros intestin, où elle peut irriter la muqueuse. Ces patients sont sensibles à la diarrhée récurrente avec des quantités abondantes de selles nauséabondes, pâles et huileuses (stéatorrhée).

Pancréatite

La pancréatite est une inflammation du pancréas qui peut entraîner aux cicatrices permanentes et aux dommages structuraux des tissus mous et aux complications potentiellement mortelles. La pancréatite aiguë est généralement causée par des calculs biliaires qui ont voyagé le long du canal biliaire commun et sont devenus piégés dans une position où ils obstruent le canal pancréatique. Le suc pancréatique est emprisonné dans le pancréas et les enzymes pancréatiques peuvent commencer à digérer le tissu pancréatique interne, déclenchant une inflammation et une douleur sévères.

La pancréatite aiguë peut également être causée par une consommation excessive dalcool et est particulièrement associée à une consommation excessive dalcool. Le mécanisme exact nest pas clair, mais on pense que lalcool peut activer les enzymes pancréatiques alors quelles sont encore dans le pancréas, entraînant une autodigestion et une inflammation. La pancréatite est également souvent observée chez les patients atteints de fibrose kystique et peut être déclenchée par certains médicaments, comme lantibiotique tétracycline.

Les symptômes de la pancréatite sont similaires à ceux des calculs biliaires, avec des douleurs abdominales supérieures irradiant dans le dos . La douleur saggrave souvent après avoir mangé et peut être associée à une fièvre. Certains patients ressentent un soulagement lorsquils se penchent en avant. La plupart des cas de pancréatite légère disparaissent et les symptômes disparaissent progressivement après environ une semaine. Cependant, les cas graves nécessitent souvent une hospitalisation, éventuellement dans une unité à forte dépendance, et des opioïdes pour soulager la douleur. Même avec un traitement, la pancréatite aiguë a une mortalité globale denviron 10 à 15%, passant à 30 à 40% chez les patients atteints dune maladie grave (Meher et al, 2015).

La pancréatite aiguë non résolue peut devenir chronique pancréatite, le plus souvent observée chez les patients ayant une dépendance à lalcool. Cela se caractérise non seulement par une douleur chronique, mais également par une inflammation à long terme du pancréas qui peut conduire à une fibrose tissulaire progressive en raison du dépôt de tissu cicatriciel collagène. La pancréatite chronique peut endommager le pancréas exocrinien et endocrinien; lorsque plus de 90% du pancréas exocrine est détruit, une insuffisance pancréatique exocrine (PEI) se développe et une digestion normale ne peut plus avoir lieu. LÎle-du-Prince-Édouard se manifeste le plus souvent par une mauvaise digestion des graisses entraînant une stéatorrhée.

Environ 50% des patients atteints de pancréatite chronique subissent également des lésions importantes du pancréas endocrinien et une perte progressive des îlots pancréatiques, ce qui peut conduire au diabète ( Pham et Forsmark, 2018). Une mauvaise digestion des graisses – quelle résulte dune PEI, dune maladie de la vésicule biliaire ou dune cholécystectomie – peut nuire à labsorption des principales vitamines liposolubles, les patients peuvent donc avoir besoin de prendre des suppléments pour éviter les carences.

Cancer du pancréas

Chaque année, environ 8 800 personnes reçoivent un diagnostic de cancer du pancréas, ce qui cause environ 5,2% des décès par cancer au Royaume-Uni. Cest le plus mortel des cancers courants, avec des taux de survie à cinq ans inférieurs à 5% (Pancreatic Cancer UK, 2015). Le cancer du pancréas devrait dépasser le cancer du sein en tant que quatrième cause de décès par cancer dici 2030 (Pancreatic Cancer UK, 2015). Lâge est le principal facteur de risque et la plupart des cas sont diagnostiqués après lâge de 50 ans. Les facteurs de risque modifiables comprennent le tabagisme, lobésité et linactivité.

Environ 95% des cancers du pancréas surviennent dans le pancréas exocrine. Les 5% restants affectent le pancréas endocrinien; ils sont généralement moins agressifs et ont un meilleur pronostic. Les symptômes associés au cancer du pancréas ne sont généralement présents que lorsque la maladie est assez avancée; ils incluent une perte de poids inattendue, une gêne et / ou des douleurs abdominales, une stéatorrhée, des nausées et, parfois, un diabète.

Le cancer du pancréas est généralement traité par chirurgie, qui peut être curative (si la tumeur est découverte tôt) ou palliatif. De nombreux patients peuvent également subir une chimiothérapie ou une radiothérapie dans le but de réduire la taille de la tumeur (Kleeff et al, 2016). Des traitements ciblant spécifiquement les cellules tumorales pancréatiques ont été récemment développés mais ne sont pas encore largement disponibles (Amanam et Chung, 2018).