Le système nerveux entérique est présent dans les parois du tractus gastro-intestinal de l’œsophage à l’anus. Il innerve aussi les glandes annexes (glandes salivaires, pancréas) et la vésicule biliaire. Il est constitué de ganglions, de fibres nerveuses inter ganglionnaires, et de fibres nerveuses dont les axones projettent vers les cellules musculaires, les glandes, les vaisseaux sanguins et les cellules de l’immunité du tube digestif.
Schématiquement, le système nerveux entérique est constitué de trois principaux plexi riches en ganglions (83) (figures 14 et 15) : 1-le plexus myentérique ou d’Auerbach situé entre la couche musculaire externe longitudinale et la couche musculaire circulaire, 2- le plexus sous- muqueux ou de Meissner et 3- le plexus muqueux. Il est constitué aussi de plusieurs autres plexi sans ganglions. Dans ces plexi, on trouve plusieurs catégories de neurones : des neurones sensitifs afférents, des interneurones, des neurones moteurs du muscle (jouant un rôle dans le contrôle de la contraction/relaxation musculaire), et des neurones sécrétomoteurs (impliqués dans le contrôle des sécrétions digestives et la vasomotricité des vaisseaux sanguins locaux).
- 32 -
Figure-14-Plexus myentérique et sous-muqueux du petit intestin
Le plexus myentérique est localisé entre la couche musculaire longitudinale externe et la couche musculaire circulaire interne ; le plexus sous-muqueux est situé entre la muscularis mucosae et la couche musculaire circulaire. Mucosa: muqueuse, lumen: lumière intestinale, submucosal plexus: plexus sous-muqueux, circular muscle layer: couche musculaire circulaire, myenteric plexus: plexus myentérique, longitudinal muscle layer: couche musculaire longitudinale, vessel: vaisseau sanguin, afferent and efferent neurons : neurones afférents et efférents. Figure extraite de référence (83).
Parmi les neurones sensitifs, on distingue ceux dont les corps cellulaires sont situés à l’extérieur de la paroi du tube digestif et dont les axones projettent dans la paroi digestive (neurones du vague et neurones spinaux ; c’est l’innervation extrinsèque) ; et ceux dont le corps cellulaire est localisé au sein des plexus (c’est l’innervation intrinsèque). Ces deux catégories de neurones communiquent entre eux et émettent des projections locales vers d’autres cellules dont les cellules entéroendocrines de l’intestin et les cellules de l’immunité.
L’innervation intrinsèque contrôle le processus de digestion ; les neurones sensitifs vagaux et spinaux ont leurs fibres qui relayent des influx nerveux vers le cerveau pour transmettre des informations sur le contenu digestif (fluides ou énergie), la sensation de douleur ou d’irritabilité. Les neurones moteurs du muscle innervent les cellules musculaires longitudinales ou circulaires de la paroi digestive. Ils définissent les états contractés ou relaxés des couches musculaires lors de la digestion. Enfin, les neurones sécrétomoteurs et vasomoteurs contrôlent respectivement les sécrétions digestives et le flux sanguin local (vasodilatation). L’équilibre entre ces deux processus est modulé par l’activité des neurones extrinsèques appartenant au système sympathique.
Muscularis mucosae
- 33 -
Figure-15-Représentation schématisée de l’axe intestin-cerveau : les voies nerveuses
sensitives afférentes transmettent les informations relatives au contenu en nutriments du tube digestif vers le noyau du tractus solitaire situé dans le tronc cérébral (Medulla Oblongata). Mucosa: muqueuse, plexus mucosa: plexus muqueux, muscularis mucosae: muscularis mucosae, submucosal plexus: plexus sous muqueux, circular smooth muscle: muscle lisse circulaire, myenteric plexus: plexus myentérique, longitudinal smooth muscle: muscle lisse longitudinal, sensory nerve: nerf sensitif, nodose ganglion: ganglion nodal, prevertebral ganglion: ganglion vertébral, pelvic nerve: nerf pelvien, spinal cord: corde spinale, medulla oblongata: tronc cérébral. Figure extraite de la référence (83).
Ces neurones selon leur fonction et le segment du tube digestif sécrètent des neurotransmetteurs (NO, acétylcholine, sérotonine, VIP ou vasoactive intestinal peptide, substance P…) et des peptides dont certains sont exprimés aussi dans les neurones du cerveau ou les cellules entéroendocrines de l’intestin comme la CCK (cholécystokinine), le neuropeptide Y et les orexines.
C-1-Détection nerveuse des nutriments par le plexus myentérique
Des neurones des plexi détectent directement les nutriments absorbés par les cellules épithéliales de l’intestin.
En effet des neurones des plexis de l’intestin détectent le glucose grâce au co-
Lumière de l’intestin
- 34 - transporteur de glucose/Na+, SGLT3 (84). Ce co-transporteur est présent sur des neurones exprimant le récepteur nicotinique à l’acétylcholine. Il est incapable de transporter le glucose vers l’intérieur de la cellule. En présence de glucose, il stimule un courant électrochimique Na+ entrant dépolarisant. SGLT3 est donc impliqué plutôt dans la transduction du signal que le transport de glucose en soi.
Pour d’autres neurones, la détection du glucose intestinal met en jeu la fermeture des canaux KATP sensibles à l’ATP conduisant à la dépolarisation cellulaire, l’entrée de calcium
dans le neurone et l’exocytose de granules riches en neurotransmetteurs (85). En effet, des sous-unités de canaux KATP présents sur les cellules β du pancréas, Kir 6.2 et SUR1, sont
localisées sur des neurones sensitifs cholinergique d’iléon de cochon.
Les neurones de la lamina propria, activés par le glucose stimulent d’autres neurones des plexi contrôlant les sécrétions et/ou la motilité intestinale; l’information nutritionnelle est transmise au tronc cérébral via les afférences nerveuses vagales ou spinales.
C-2-Le senseur de glucose hépatoportal
Au cours d’un repas, les sucres sont absorbés par l’épithélium intestinal et déversés dans la veine porte hépato-portale. Un gradient positif de glucose s’établit entre la veine porte et le sang artériel périphérique. Des unités de composition cellulaire encore non établie, sont sensibles à ce gradient et détectent au niveau de la veine porte l’arrivée du glucose (86-87). Chez la souris l’activation du senseur hépato-portal par le glucose induit une hypoglycémie et stimule la clairance du glucose circulant (utilisation) vers les muscles squelettiques, le cœur et le tissu adipeux brun (87-89). L’activation de ce senseur par le glucose nécessite la présence du transporteur de glucose GLUT2 (90) et du récepteur au GLP-1 dans la veine hépatoportale (89). En effet, en présence ou en l’absence de GLP-1, dans la perfusion de glucose, l’hypoglycémie et la clairance du glucose vers les tissus augmentent avec la même intensité. L’ajout d’exendine-9 dans la perfusion portale de glucose augmente la glycémie des souris et diminue la clairance du glucose. Ces effets sont observés chez les souris transgéniques dont le gène du récepteur au GLP-1 est invalidé suggérant un rôle important du récepteur dans la fonction du senseur hépato-portal.
Le senseur de glucose activé envoie des signaux par la branche hépatique du nerf vague vers le foie (91), les cellules β du pancréas (92), l’hypothalamus (93) et le tronc
- 35 - cérébral (noyau du tractus solitaire)(94). Ces fonctions sont recrutées pour réguler l’homéostasie glucidique.
2-Le cerveau