Automatisme et contrôle nerveux de la motricité digestive

Le rôle principal de l’innervation intrinsèque est d’assurer la coordination du fonctionnement gastro-intestinal dans le sens oral-aboral. Le réflexe péristaltique en est un exemple type (cf. Fig. 26).

L’automatisme du tube digestif repose sur l’existence de cellules spécialisées : les cellules interstitielles de Cajal (CIC). Ce sont des cellules différentes des fibres lisses (elles sont pauvres en éléments contractiles) qui sont principalement localisées entre les couches musculaires longitudinale et circulaire au voisinage du plexus myentérique (cf. Fig. 27). Les CIC ne sont pas dérivées de la crête neurale, c’est-à-dire de l’ectoderme, comme les cellules neuronales mais elles proviennent, comme les cellules musculaires lisses, de cellules précurseurs du mésenchyme (Young, 1999).

Elles développent de nombreuses ramifications interconnectées pour former un réseau. Elles sont connectées aux cellules lisses par des jonctions serrées, ce qui donne à l’ensemble des propriétés de « câble ».

Les CIC ont quatre fonctions majeures : • l’automatisme digestif (pacemaker)

• la dépolarisation des cellules musculaires lisses en ouvrant leurs canaux calciques « voltage dépendant », à l’origine des ondes lentes c’est-à-dire des oscillations régulières du potentiel de repos des fibres lisses. Les ondes lentes déterminent le rythme électrique de base dont la fréquence est propre à chaque segment du tube digestif

• la conduction électrique des ondes lentes (propriété de câble)

Fig. 28 Automatisme de la fibre lisse du tube digestif. (A) Activité électrique et (B) mécanique du muscle lisse intestinal. D’après (Hansen, 2003a)

Fig. 29 Schéma du rôle du système nerveux entérique dans la progression de l’onde péristaltique. L’étirement de la paroi dû au passage du bol alimentaire active des neurones inhibiteurs et excitateurs entraînant respectivement un relâchement des muscles en aval et une contraction de la couche circulaire permettant la progression du bol. D’après (Hansen, 2003a)

stimulation par : • distension • acétylcholine • parasympathique inhibition par : • norépinéphrine • sympathique potentiels d’action dépolarisation de la membrane potentiel seuil onde lente temps temps B A contracté relaxé contracté relaxé détection d’un étirement (stimulation par le passage du bolus) désinhibition Neurone sensitif (+) interneurone (+) interneurone (-) interneurone (+) moteur (+) moteur (-) Neurotransmetteur ? sérotonine ? ACh ACh VIP muscles longitudinaux plexus myentérique muscles circulaires

Sous l’influence des CIC et avec une fréquence qui dépend du segment du tube digestif (3-6 / min pour l’estomac, 12-17 / min pour l’intestin grêle et 9-16 / min pour le colon), les fibres lisses se dépolarisent régulièrement. Les dépolarisations partielles (de – 50 mV à – 40 mV) forment des oscillations du potentiel de membrane nommées ondes lentes (cf . Fig. 28A) et leur régularité donne naissance à un rythme électrique de base (REB). La dépolarisation partielle va persister sous la forme d’un plateau qui peut durer jusqu’à 10 sec au niveau de l’estomac. L’onde lente n’est pas à l’origine d’une activité mécanique qui ne sera vue que si le sommet de l’onde lente est surchargé de potentiels de pointe (ou potentiels d’action), correspondant à des dépolarisations presque totales de la fibre lisse (cf. Fig. 28A). La puissance de l’activité mécanique est proportionnelle à la fréquence des potentiels de pointe (cf. Fig. 28B).

La dépolarisation des cellules lisses est due à une entrée de Ca2+

et non de Na+

comme pour un axone ou une fibre striée. Le muscle lisse est de type unitaire. Il se comporte comme un syncytium électrique, la dépolarisation se propageant d’une cellule à l’autre au niveau des zones de basse résistance, les jonctions communicantes (« gap junctions »). Sur une section donnée de l’intestin grêle, une synchronisation du REB existe entre les fibres lisses, ce qui est l’origine du caractère annulaire de la contraction intestinale. Cette synchronisation est due à la connectivité assurée par les CIC (Komuro, 2006).

Le système nerveux intrinsèque joue un rôle important dans l’organisation de la motricité du tube digestif puisqu’il est capable d’organiser des mouvements péristaltiques. Une distension provoque une augmentation de la motricité en amont et une diminution en aval, ce qui permet la propulsion des aliments dans le tube digestif.

A la suite d’une distension locale (stimulation de la muqueuse) se produit une excitation d’un neurone sensitif : la sérotonine, libérée par les cellules entéroendocrines, stimule les IPANs (cf. Fig. 29) (Hansen, 2003a). Ces derniers activent plusieurs chaînes d’interneurones en libérant plusieurs neurotransmetteurs dont l’ACh et le glutamate : une chaîne dirigée vers l’amont excite les nerfs cholinergiques commandant la contraction de la musculeuse circulaire et longitudinale ; deux autres chaînes dirigées vers l’aval excitent respectivement des nerfs inhibiteurs de la musculeuse circulaire (avec comme médiateurs NO et VIP) et des nerfs cholinergiques commandant la contraction de la musculeuse circulaire et longitudinale. Ceci aboutit dans un premier temps à une inhibition descendante, puis après un délai, à une excitation descendante, permettant la progression du bol alimentaire .

Les muscles lisses de la paroi intestinale sont capables de se contracter régulièrement et de manière autonome grâce à la présence de cellules spécialisées, les cellules intersticielles de Cajal (CIC). Principalement localisées au niveau du plexus myentérique, les CIC forment un réseau qui est connecté aux cellules musculaires lisses pas des jonctions serrées. Les CIC sont responsables de la dépolarisation des cellules musculaires lisses, à l’origine des ondes lentes (OL), et la conduction électronique de ces OL. Les CIC assurent également la liaison entre les motoneurones (excitateurs ou inhibiteurs) du sytème nerveux intrinsèque et les fibres lisses. Une distension de la paroi intestinale par le bol alimentaire est à l’origine de l’excitation de neurones sensoriels faisant synapse avec des interneurones qui vont assurer en aval la contraction de la couche longitudinale et en amont la contraction de la couche circulaire. La répétition de cette série d’évènements permet la propulsion des aliments dans l’intestin.

Fig. 30 Schéma de la répartition des cellules gliales (points rouges) dans les différentes couches de l’intestin (Ruhl, 2005)

A B

Fig. 31 Marquage des cellules gliales (GFAP, vert) et des filaments d’actine (phalloïdine, rouge) sur des cryocoupes transversales d’intestin et visualisation de fibres gliales (A) dans les villosités et (B) au niveau du plexus myentérique (flèche large) ou dans la musculeuse (flèche mince). (Couesnon, non publié) (barre = 20 µm).

plexus muqueux plexus sous- muqueux plexus myentérique nerfs sous la

séreuse cellules gliales