Sécrétion acide gastrique et sa régulation Journées DES Amiens Octobre 2014

Plan I – Suc gastrique : composition II – Epithélium gastrique, pompe à protons III – Sécrétion acide Régulation Phases IV – Dysfonctionnement de la régulation

Suc gastrique Quels en sont les composants? Liquide incolore, inodore 1,5L / j pH avoisinant 1 Varie selon le sexe : H>F Âge : maximum entre 20 et 30 ans puis diminue. Quels en sont les composants?

Composants du suc gastrique Précurseur de la pepsine Enzyme protéolytique à type d’endopeptidase Pepsinogène F. Intrinsèque Absorption de la vitamine B12 dans l’iléon terminal K+, Na+ HCl Protège la muqueuse gastrique pH surface : 1,5 pH zone profonde : 7 Lubrifie les ingesta facilitant le passage vers l’aval Mucus

Sécrétion gastrique régionalisée  Epithélium oesophagien : non sécrétoire  Zone péricardiale  Corps Chaque région gastrique possède une composition cellulaire préférentielle.  Zone antro-pylorique

Glande gastrique Isthme Crypte (40% surface) La glande gastrique est formée d’une crypte, d’un isthme, et d’un orifice. Les cryptes correspondent à des invaginations de l’épithéilum muqueux gastrique, permettant d’augmenter la surface de sécrétion (les cryptes = 40% de la surface gastrique) Cet épithélium renferme plusieurs types cellulaires, ayant chacun ses fonctions. Crypte (40% surface)

Epithélium gastrique Cellules principales : Pepsinogène (forme inactive de la pepsine) L’épithélium gastrique (ici au niveau du fundus) comporte plusiurs types cellulaires. Cellule principale : riche en reticulums endoplasmiques permettant de fabriquer les precurseurs du pepsinogène, qui vont ensuite entrer en phase de maturation dans les grains de zymogène puis être sécrétés dans la lumière (sécrétion merocrine).

Epithélium gastrique Cellules Endocrines : Cellules G : gastrine Cellules D : somatostatine Cellules entérochromaffines : sérotonine, histamine Cellules A : ghreline Les cellules endocrines sont de forme triangulaires et caractérisées par la présence de grains de sécrétion accumulées au pôle basal.

Epithélium gastrique Cellules Souches : assurent le renouvellement de tous les autres types cellulaires Cellules à mucus

Epithélium gastrique Cellules Pariétales : HCl Facteur intrinsèque

Cellules pariétales Noyau central Cytosol : Mitochondries +++ Structure tubulovésiculaire avec nombreuses microvillosités Sécrètent HCl : pompe à protons (Mécanisme H+ K+ ATP ase dépendant) Génèrent un gradient de concentration H+ entre plasma (0,05uM) et lumière gastrique (150mM)

Pompe à protons Protéine transmembranaire Transporteur ACTIF : Déplace les H+ contre leur gradient de concentration Hydrolyse d’une molécule d’ATP Gradient électrique Canal chlorure : AMPc dép Maladie de Dent La pompe a protons est une protéine transmembranaire qui a pour fonction d’être un transporteur actif car elle utilise l’energie libérée par l’hydrolyse de l’ATP pour pouvoir échanger un ion K+ (qui entre dans la cellule) et un ion H+ qui sera sécrété contre son gradient de sécrétion. L’accumulation d’ions H+ dans la lumière aboutit à un gradient électrique à travers la membrane. D’où la nécessité du canal chlorure, AMPc dépendant, permettant le passage d’ions Chlore pour la neutralité. Les Ions H+ sont produits en permanence à partir de l’acide carbonique, sous l’action catalytique de l’anhydrase carbonique Des maladies génétiques, comme la maladie de Dent, sont causées par des mutations sur ce type de canal chlorure. ATP ADP+Pi R Histamine R Gastrine R Ach H2O +CO2 → H2CO3 → HCO-3 et H+ Anhydrase carbonique

Pompe à protons Sécrétion acide activée par : Histamine, gastrine, catécholamines Par l’intermédiaire de l’AMPc et l’élévation de calcium intracellulaire après liaison à leurs récepteurs. Activant les protéines kinases L’accumulation d’ions H+ dans la lumière aboutit à un gradient électrique à travers la membrane. D’où la nécessité du canal chlorure, AMPc dépendant, permettant le passage d’ions Chlore pour la neutralité. Les Ions H+ sont produits en permanence à partir de l’acide carbonique, sous l’action catalytique de l’anhydrase carbonique Des maladies génétiques, comme la maladie de Dent, sont causées par des mutations sur ce type de canal chlorure.

Activation des Cellules pariétales Cellule inactive Cellule active Modifications morphologiques lors de l’activation : Ouverture du pôle supérieur dans la lumière gastrique Augmentation de la sécrétion d’H+

Inhibiteurs de la pompe à protons IPP : Oméprazole Se fixe de manière irréversible Bloque la sécrétion de H+ Accumulation de H+ dans la cellule Acidification => dysfonctionnement Destruction Inhibiteurs directs de la pompe à protons comme l’omérazole : inhibe l’ATPase, et ainsi la sécrétion d’iosn H+ dans la lumière gastrique. Et Indirects : par l’inactivation des recepteurs à l’histamine (anti-H2) ATP ADP+Pi R Histamine R Gastrine R Ach Anti-H2 (Prix Nobel 1988 : JW Blak)

Inhibiteurs de la pompe à protons IPP nombreux : oméprazole, lansoprazole, pantoprazole, rabéprazole, ésoméprasole, ténatoprazole.. Sites de fixation différents Expliquant l’efficacité fluctuante d’un IPP à un autre.

Délai d’action des IPP Il faudra passer rapidement cette diapo : juste dire que le délai d’action des IPP est au minimum de 72h pour obtenir le pH optimal…

Délai d’action des IPP Pompes J1 J2 J3 Inactivées 75 % 20 % 5 % Resynthétisées 25 % 25 % … et ceci s’explique par les pompes a protons qui sont continuellement resynthétisées par les cellules pariétales. Et lire le tableau

Baisse nocturne du pH Baisse du pH nocturne Non compensée par la prise d’IPP Expliquant certaines resistances aux IPP dans les reflux nocturnes Physiopathologie non encore élucidée.

Rôle de la sécrétion acide gastrique Stérilise le contenu gastrique Active certaines enzymes : Pepsinogène en pepsine Débute la digestion des aliments : Dénature les protéines en brisant les ponts dissulfures Débute l’inversion du saccharose Permet l’absorption : Fer ferreux => fer ferrique Ionise le calcium

Régulation de la sécrétion acide

Variations du pH gastrique Gastrine Nerf vague Histamine Tabac Alcool Concentration H+ Le pH Gastrique dépend de l’action tampon des aliments, de la concentration eds autres composants du suc, mais surtout de la concentration d’ions H+. Celle ci est augmentée la la stimulation du nerf vague, par la présence de gastrine, et d’histamine pH gastrique Autres composants du suc Action tampon des aliments

Variations du pH gastrique : effet tampon Effet tampon des aliments (pH métrie) A jeun - pH = 2 - pH quasineutre à la jonction oeso-gastrique Post prandial - Effet tampon des aliments Post prandial tardif : - Formation de la poche acide

Variations du pH gastrique : effet tampon Effet tampon non visualisé en cas de nutrition entérale polymérique Les petites flèches avec les “M” = meal = repas Donc pendant un repas il y a une augmentation brutale du pH = effet tampon des aliments Mais ce n’est pas observé dans le cadre de l’alimentation entérale.

Variations du pH gastrique : Poche acide Notion récente Correspond à un surnageant de liquide particulièrement acide, n’étant pas soumit à l’effet tampon des aliments. Rôle important dans la physio-pathologie du RGO

Cellules G GASTRINE Distension mécanique de l’antre Acidification : RETROCONTROLE pH DEPENDANT Hormones : Sécrétine, Glucagon SMS, GIP, VIP Médicaments : AntiH2, IPP Atropine, Protaglandines Helicobacter Pylori Distension mécanique de l’antre Aliments : apport protéique Catécholamines GASTRINE La Gastrine est l’enzyme clé de la régulation de la sécrétion acide. Elle permet l’activation directe des cellules pariétales qui sécrètent l’HCl, l’activation des cellules entérochromaffines qui sécrètent l’histamine activant indirectement la sécrétion acide, et enfin les cellules principales. La sécrétion de gastrine est activée par la distension mécanique de l’antre correspondant à l’arrivée du bol alimentaire dans l’estomac. Le contact des aliments avec les Cellules G entraine la sécrétion de gastrine. Enfin celle ci est également activée par la présence de catécholamine par l’intermédiaire du nerf vague. La sécrétion de gastrine est au contraite inhibée en cas d’acidification … Cellules pariétales => Sécrétion HCl Cellules entérochromaffines => Histamine Cellules principales => Pepsinogène

Phases de la sécrétion acide

Phase céphalique Ach Vue, pensée, Odorat, goût Cellules D : SMS Activation des Rs chimiques et mécaniques La phase céphalique commence par l’évocation de l’aliment La vue / pensée … activent les récepteurs mécaniques et chimiques => stimulation du nerf vague avec : Une action directe de l’acétylcholine sur les cellules pariétales avec sécrétion d’HCl Une action indirecte par sécrétion de gastrine et d’histamine qui vont stimuler les cellules pariétales Et en inhibant les Cellules D fabriquant la somatostatine (qui inhibe la sécrétion gastrique) Cellules D : SMS Le “sham feeding” ou repas fictif permet d’étudier l’atteinte du vague dans les altérations de la sécrétion gastrique Ach Histamine Gastrine

Phase gastrique Distension antrale  Contact alimentaire - Réflexe vaso-vagal d’activation  Contact alimentaire Stimulation des Cellules G : Sécrétion de gastrine Correspond à l’arrivée du bol alimentaire dans l’estomac - Va distendre la paroi gastrique et va entrainer des réflexes locaux à médiation vagale, stimulant la sécrétion acide.

Phase intestinale Arrivée du bol alimentaire : Correspond à l’arrivée du bol alimentaire dans le duodénum. L’arrivée du bol alimentaire dans le duodénum change brutalement les propriétés chimiques et physiques du milieu (lire le petit listing) Ceci entrainant un rétrocontrôle négatif sur la sécrétion gastrique. Arrivée du bol alimentaire : Acidification : sécrétine, VIP, GIP  lipides : GIP, CCK osmolalité

Régulation à l’échelle cellulaire Cs G: gastrine Cs Pariétales : HCl Cs D : SMS La gastrine stimule les Cellules pariétales pour sécréter de l’acide. En cas de concentration trop importante d’acide, il y a des mécanismes de régulation cellulaires : Activation des cellules D, sécrétant la somatostatine, qui va inhiber la sécrétion de gastrine Les cellules à gastrine sont elles meme capables, lorsqu’elles sont trop activées, d’activer les cellules a somatostatine.

Dysfonctionnement de la régulation Insuffisance sécrétoire : Syndrome de Verner-Morrison : sécrétion inappropriée de VIP Gastrite atrophique : atrophie des Cs pariétales et principales Hypersécrétion : Syndrome de Zollinger-Ellison : sécrétion accrue de gastrine => UGD +++, diarrhée volumogénique Mastocytose : concentrations élevées d’histamine Hypercalcémie

Systèmes de protection anti-acide Sécrétion de mucus : Gradient d’HCO3- Renouvellement rapide de l’épithélium Facteurs de croissance cellulaire et facteurs angiogéniques : capacité de réparation Système immunitaire muqueux : réponse inflammatoire appropriée pH = 1 MUCUS pH = 7 pH = 7 au contact de l’épithélium

Systèmes de protection anti-acide Microcirculation muqueuse HCO3- Tamponnement Augmentation débit sanguin local Diffusion d’H+ dans la muqueuse H+ Suivre les flèches : La diffusion d’H+ dans la muqueuse entraine une stimulation des fibres nerveuse, entrainant la libération de CGRP qui elle meme stimule la formation de NO vasodilatateur, qui permet l’augmentation du début sanguin local et donc le tamponnement des ions H+ par les ions HCO3-. Stimulation de fibres nerveuses NO Calcitonin gene related peptide Libération de CGRP Formation de NO vasodilatateur

Conséquences de l’infection à H. Pylori dans la sécrétion acide

H. Pylori : modifications de la sécrétion acide Hypochlorydrie d’origine multifactorielle : Action directe sur les cellules pariétales : Inhibition de l’expression du gène codant pour la sous-unité α de la pompe à protons. Action indirecte par stimulation de la sécrétion de cytokines (IL1β et TNFα) inhibant les Cellules pariétales INFECTION AIGUE

H. Pylori : modifications de la sécrétion acide INFECTION Chronique Hypochlorhydrie de même mécanisme. Réversible initialement après éradication de la bactérie Apparition en l’absence de traitement d’une gastrite atrophique avec achlorhydrie irréversible.

H. Pylori : modifications de la sécrétion acide INFECTION Chronique Hypersécrétion acide Par diminution de la sécrétion de SMS Par augmentation et prolongement de la réponse gastrinique au repas

H. Pylori : modifications de la sécrétion acide Infection aigue Gastrite antrale Pangastrite chronique Augmentation SMS Diminution SMS Diminution gastrine Diminution Acide Augmentation acide Diminution Acide

Conclusion La sécrétion acide gastrique est un mécanisme complexe, mettant en jeu des phénomènes nerveux, hormonaux, et cellullaires. Elle a de nombreuses fonctions : digestion, action bactéricide, activation enzymatique. Sa dysrégulation peut être à l’origine de nombreuses pathologies, en particulier les ulcères en cas d’hypersécrétion acide. Mise en évidence du Rôle d’Helicobacter Pylori dans cette dysrégulation, d’où l’importance de son dépistage et de son traitement.