Le ventre, notre deuxième cerveau 1 La semaine du Cerveau du 16 au 22 mars 2015 Le ventre, notre deuxième cerveau

Le système nerveux Qu’est ce que le système nerveux ? Le système nerveux se compose: Du cerveau … Mais aussi : Moelle épinière dans la colonne vertébrale => Forment le système nerveux central Nerfs dans tout l’organisme Forment le système nerveux périphérique. Classiquement les informations arrivent de l’environnement (ex: toucher), sont détectées par les nerfs du système nerveux périphérique. Ces nerfs transmettent l’information jusqu’au cerveau, via la moelle épinière. Le cerveau enregistre l’information et donne une réponse qui sera transmise par les nerfs périphériques. 2 Le système nerveux

Le système nerveux entérique Qu’est ce que le système nerveux ? Le système nerveux se compose: Du cerveau … Mais aussi : Moelle épinière dans la colonne vertébrale => Forment le système nerveux central Nerfs dans tout l’organisme Forment le système nerveux périphérique. Classiquement les informations arrivent de l’environnement (ex: toucher), sont détectées par les nerfs du système nerveux périphérique. Ces nerfs transmettent l’information jusqu’au cerveau, via la moelle épinière. Le cerveau enregistre l’information et donne une réponse qui sera transmise par les nerfs périphériques. 3 400 à 600 millions de neurones chez l’Homme plexus myentérique plexus sous-muqueux LONG CIRC muqueuse plexus myentérique muscle circulaire interne muqueuse muscle longitudinal externe plexus sous-muqueux

Le système nerveux WW paraΣ orthoΣ BULBE MOELLE EPINIERE Voie CAUDAL ORAL CAUDAL WW paraΣ orthoΣ muscle lisse digestif BULBE (et MOELLE EPINIERE) MOELLE EPINIERE système nerveux central système nerveux entérique paroi de l'organe Voie afférente efférente (sensitive) (motrice)

≈100 000 milliards de bactéries interface ≈ 150 m2 plaque de Peyer ≈100 000 milliards de bactéries soit 10 fois plus de cellules que dans tout le corps ! 150 fois le nombre de gènes du génome humain ! ≈ 1 000 espèces différentes regroupées en 3 entérotypes: Bacterioïdes, Prevotella et Ruminococcus 10^14 à 10^15 bactéries d’ailleurs si on considère qu’une bactérie pèse en moyenne 10^-12 g, il faut 10^15 bactéries pour faire 1 kg !!! 1000 à 300 espèces différentes ≈ 1 kg

EXTRINSIC EFFERENT INNERVATION OF THE GASTROINTESTINAL TRACT D JJ I C BRAIN estomac intestin grêle colon ( - ) ( + / - ) Représentation moins schématique des parties en rouge de la figure précédente SCG, superior cervical ganglion; CG, celiac ganglion; SMG, superior mesenteric ganglion; IMG, inferior mesenteric ganglion

mouse colon neurones / cellules interstitielles de Cajal Bayguinov et al., 2010, J Physiol

The rhythmoneuromuscular apparatus of gastrointestinal motility Anatomy The rhythmoneuromuscular apparatus of gastrointestinal motility PACEMAKER CONDUCTION OF EXCITATION NEUROTRANSMISSION Pacemaker et neurotransmission… Sur fond d'activité autorythmique indispensable à toute motricité (cf. + loin pour "Morphometry"), des profils moteurs trés élaborés existent… ICC introduites ici pour morphométrie dans les pathologies ICC = interstitial cells of Cajal

AU-DELÁ DE L'AUTO-RYTHMICITÉ, DEUX PROFILS MOTEURS : Physiology AU-DELÁ DE L'AUTO-RYTHMICITÉ, DEUX PROFILS MOTEURS : - à jeûn - lors de la prise alimentaire et durant la période post-prandiale → Complexe Moteur (ou Myoélectrique) Migrant (CMM) élimine les résidus alimentaires et prévient stase et prolifération microbiennes → segmentation + péristaltisme transit Cette activité est conservée in vitro !!! pas de SNE = mort de l'individu !!! MMC pour complexe myoélectrique (ou moteur) migrant ou encore complexe migratoire interdigestif (élimine les résidus alimentaires et prévient stase et prolifération microbiennes) Dénervation extrinsèque, TTX, C6,…(réf. dans pochette MMC) De très nombreuses pathologies digestives sont concernées par ces activités (exemple: maladie de Hirschprung: 1 naissance sur 5000, 80% de garçons) Ces activités sont générées et organisées par le système nerveux entérique, avec un rôle modulateur du système nerveux central.

Dyn.cell.int. Osorio and Delmas, 2010, Nature Protocols

damaged longitudinal muscle ganglion connective bundle circular muscle damaged longitudinal muscle blood vessels neuronal cell bodies unhealthy neurons Osorio and Delmas, 2010, Nature Protocols

Dogiel type II - AH neuron Dogiel type I - S neuron large, smooth-surfaced cell body after-hyperpolarizing several long processes lamellar dendrites Synaptic uniaxonal 50 µm 20 µm Malgré les difficultés depuis 1973…. Nurgali et al., 2004, J Comp Neurol

Illustration schématique des circuits nerveux intrinsèques muscle circulaire + mécanorécepteurs voie excitatrice ascendante voies descendantes INTERNEURONES NEURONES SENSORIELS Dogiel type II - AH neurons MOTONEURONES EXCITATEURS / INHIBITEURS Dogiel type I - S neurons Synthèse des travaux histologiques, immunohistologiques, mécanograhiques et électrophysiologiques (pour ces derniers, à l'échelle unicellulaire) DONC pas de vision d'ensemble et dynamique de fonctionnement du réseau, par exemple s'il y a un problème moteur il est très difficile d'identifier le(s) maillon(s) défaillant(s)

http://www. acadpharm. org/dos_public/Transfert_de_Flore_-P http://www.acadpharm.org/dos_public/Transfert_de_Flore_-P._BOURLIOUX_05.06.2013.pdf

Rôle du microbiote dans certaines pathologies •Les perturbations du microbiote intestinal sont impliquées aussi bien dans certaines pathologies intestinales que dans des pathologies extra-intestinales. •Si tout n'est pas parfaitement démontré, les publications concernant le rôle du microbiote en pathologie sont de plus en plus nombreuses. Elles concernent soit le rôle direct de certaines espèces dans le déclenchement de la maladie, soit elles mettent en évidence les conséquences de la maladie sur le microbiote dont les modifications peuvent aggraver la situation. •Parmi ces pathologies, il faut citer les Maladies Inflammatoires Chroniques de l'Intestin (MICI) du type maladie de Crohn ou rectocolite hémorragique, l'obésité, le syndrome métabolique, et avec plus de prudence, l'autisme ou les troubles du comportement.

En premier lieu l'existence d'un lien étroit entre microbiote et inflammation intestinale, puis entre microbiote et système immunitaire (immunité innée, allergie et autoimmunité), enfin entre microbiote et cerveau. •Ceci nécessite de s’interroger sur la possibilité d’identifier la ou les bactéries responsables de ces pathologies et, à l'inverse, l’existence d’une ou de plusieurs espèces commensales qui, par leur présence, évite(nt) à l'hôte qui la (ou les) possède de résister à la maladie. •Une première réponse partielle tient à la découverte d'une espèce particulière Faecalibacterium prausnitzii qui possède des propriétés anti-inflammatoires et dont la diminution ou la disparition au sein du microbiote induit une inflammation du tube digestif qui disparait lorsqu'elle est réintroduite dans l'écosystème intestinal.