MISE EN PLACE ET ÉVOLUTION DE L’ÉQUIPEMENT
ENZYMATIQUE DU PANCRÉAS EXOCRINE DU JEUNE RAT PENDANT LA PÉRIODE EMBRYONNAIRE,
L’ALLAITEMENT ET LE SEVRAGE
T. CORRING A. AUMAITRE
Anne-Marie GUEUGNEAU Jany MARQUIS
Station de Recherches sur
l’Élevage
des Porcs, Centre national de Recherches zootechniques, 78 - Jouy-en-JosasInstitut national de la Recherche agronovvtique
RÉSUME
L’étude de l’apparition et du développement de quatre enzymes pancréatiques (lipase, amy- lase, trypsine et chymotrypsine) a été entreprise chez le jeune Rat du 18ejour de vie foetale à
l’âge de 23jours, en vue de préciser les modalités de la digestion chez le jeune mammifère au cours
des premières périodes de sa vie.
Les principaux résultats indiquent une augmentation générale des activités enzymatiques depuis la naissance et surtout importante de 15 à 18 jours d’âge. Par ailleurs, un comportement particulier des précurseurs protéolytiques (trypsinogène et chymotrypsinogène) est mis en évi-
dence : le taux de chymotrypsinogène est plus élevé que celui du trypsinogène, mais les activi- tés enzymatiques correspondantes, après activation de ces précurseurs, présentent deux pé-
riodes d’intense augmentation, au moment de la naissance et après 18 jours d’âge.
Des conclusions relatives à l’adaptation des sécrétions peuvent être déduites ; elles soulignent
notamment l’existence d’un seuil dans le développement de l’équipement enzymatique, corres- pondant à un changement de régime du jeune animal.
INTRODUCTION
On connaît
depuis longtemps l’importance
des sécrétionsdigestives
et notam-ment des enzymes
pancréatiques
dans ladigestion
des aliments chez le Mammifère adulte(Pnv!,ov,
I9I3 GROSSMANetal.,
z942 ; DESNUELLE etal., r 9 621.
Peu d’étudespar contre, ont été consacrées à ce
sujet
chez lejeune.
La mise enplace
del’équipe-
ment
enzymatique
dupancréas
exocrine et son évolutionjouent
un rôleprépondé-
rant dès le début de la vie de l’animal. C’est en
particulier
dans la nutrition dujeune
au moment du sevrage que se situent des
phénomènes
d’unegrande importance phy- siologique.
Quelques
auteurs tels queDAHi<QUisT, ( 19 6 3 ) ;
HAHNet al.( 19 66) ;
Kor,novsxv ,(rg66)
ont tenté de caractériserl’apparition
d’un «pouvoir digestif
» de l’intestin du foetus de Rat ou del’embryon
humain. D’autres ont étudié les enzymes intestinales de l’animalallaité,
en fonction del’âge (WA!,x!x,
1959;K OLDOVSKY , ig66).
Mais onn’a
généralement
pas caractérisé ledéveloppement
des enzymespancréatiques
avecl’âge.
Les études effectuées n’ontporté
que sur unepériode
limitée ou sur une enzymeparticulière,
ou bien encore les stades étudiés couvrent unepériode
trèslarge
et nesont
jamais
assezrapprochés
pour décrirequantitativement
cedéveloppement.
Cer-tains auteurs tels que KITTSet al.
( 195 6) ;
LEWISet at.( 1957 )
sur lePorcelet ;
RUTTERet
at., ( 19 68)
sur le Raton, ont tenté de déterminer les activités del’amylase
et dela
lipase.
En cequi
concerne les enzymesprotéolytiques,
seule une activité « pro-téolytique
totale » dans lepancréas
duporcelet
a été déterminée(L E W IS
etal.,
ig57 ;HnRTMaN, ig6r). Mais,
à notreconnaissance,
la déterminationspécifique
de l’activitéde la
trypsine
ou de lachymotrypsine
n’ajamais
étéeffectuée,
sur aucun mammifèrependant
lapériode
d’allaitement et au moment du sevrage.Après
la caractérisation des enzymes dans les organesdigestifs
et dans lepancréas
enparticulier,
leproblème
se pose de connaître les mécanismes de leur
biosynthèse.
Leshypothèses classiques
du
développement
des enzymes en fonction del’âge
ou de lacomposition
durégime subsistent,
mais aucun des résultatsfragmentaires
nepermet
derépondre
actuelle-ment à une telle
question,
surtout en raison de la faiblesse destechniques
utiliséesou du mode
d’expression
des résultats.Ainsi deux
explications
distinctes sont retenues par les auteurs en cequi
concernel’adaptation
des enzymespancréatiques.
L’évolution avecl’âge
a été considéréechez de nombreuses
espèces.
Certains travaux dus à Kui<KA et Duxsrrr( 19 6 4 )
sou-lignent l’importance
de lasynthèse
del’a-amylase
chez lejeune
Poulet et cela dès lavie
embryonnaire.
Elle semble caractériser cetteespèce qui
estapte
àdigérer
dèsla naissance un
glucide
aussicomplexe
que l’amidon. Demême,
KALLMANet GROB-sTW rr
( 19 6 4 ),
WESSELS et EVANS( 19 68),
à l’aide dumicroscope électronique,
sou-lignent
la mise enplace progressive
dans la cellule acineuse dupancréas
des ultra-structures
qui
sont chez l’adulte lesiège
de lasynthèse enzymatique.
Nous avonstenté
d’augmenter
le nombre de ces données en déterminant chezl’embryon
deLapin
le stade
d’apparition
de certaines enzymesprotéolytiques (CouRTOT
etal., 1970 ),
mais la
technique
utilisée nepermet
pas encore de mesurequantitative.
D’autre
part l’explication
de lasynthèse
des enzymespancréatiques
et de lastimulation de leur sécrétion par la
composition
durégime
a étélargement
confirméedepuis
PAvLov( 1913 )
chez leChien,
par DESNUELLE et al.( 19 6 2 )
et HOWARD etY
UDKIN
( 19 6 3 )
chez le Rat.Dans le
présent travail,
en vued’essayer
d’éclaircir lesphénomènes
du déve-loppement
de labiosynthèse
dequelques
enzymes, nous avons cherché à étudier l’évolution desprincipales
activitésenzymatiques
dupancréas
exocrine du Rat dès la vieembryonnaire
et durant lespériodes
d’allaitement et de sevrage.I. -
MATÉRIEL
ETMÉTHODES
i. Animaux
La production des jeunes a été réalisée au laboratoire à partir de rates de souche Wistav C. F. de façon à connaître exactement la date de saillie et l’âge des embryons. Le nombre d’ani-
maux de chaque portée est égalisé dès la naissance à 12. L’étude a été effectuée sur 17 portées dont 2à l’état embryonnaire. Les mères reçoivent un aliment standard du commerce ; cet aliment est consommé spontanément par les ratons. On prélève 2animaux par portée à chacun des stades suivants :
- naissance, 5, 10, 15, 18, zo, 2 et 23ejour pour les animaux sous la mère ;
- les r8e et zoejours de la vie foetale ont été testés sur 2portées complètes.
Au cours d’essais préalables, nous avons noté que la variation de l’équipement enzymatique
du pancréas exocrine était la plus importante entre le I 5eet le 23ejour du jeune animal. C’est la raison pour laquelle les intervalles entre les différents stades sont réduits à partir du i5ejour. Le
sevrage du raton se situe entre le 2Ieet le 23ejour.
2 . Dosages
Les animaux sont prélevés sous la mère, le matin, et décapités ; le pancréas est immédiatement extrait, pesé frais et homogénéisé à l’aide d’un ultra-turrax Staufen type TP 18/2 dans l’eau
distillée glacée. Les pancréas sont groupés par trois à chacun des stades d’abattage, les activités enzymatiques par pancréas étant trop faibles aux premiers stades pour pouvoir être déterminées.
Après homogénéisation des pancréas, il est procédé à la mesure de la teneur du tissu en pro- téines totales selon la méthode colorimétrique classique de FOLIN. Les activités enzymatiques de
la chymotrypsine et de la trypsine sont déterminées spécifiquement, après activation des pro- enzymes par la trypsine cristallisée (Sigma 2 X ), l’aide d’un titrimètre à pH constant (FIGA-
RELLA et al., 1965). Les substrats synthétiques utilisés sont l’acétyl-1-tyrosine, éthyl-ester (ATEE) et le ben zoyl-1-arginine-éthyl-ester (BAEE) respectivement pour la chymotrypsine et
la trypsine. L’activité est exprimée en u,moles d’ATEE et de BAEE hydrolysés par minute.
L’activité de la lipase est déterminée à 37°C à l’aide d’un titrimètre à pH constant par la
mesure de la vitesse d’hydrolyse d’une huile d’olive standard émulsifiée dans la gomme arabique
à IO p. ioo, selon la méthode de DESNUELLE et al., (1962). L’activité est exprimée en y moles d’acide gras libérées par minute.
L’activité de l’oc-amylase est mesurée par la détermination des quantités de sucres réducteurs
libérés après une hydrolyse de 20 minutes d’un amidon soluble (Prolabo - 2I 53 - N° du lot 69ol7) (nombre d’extrémités réductrices libérées).
Les différents dosages sont effectués immédiatement après homogénéisation des glandes
afin d’éviter une dénaturation des protéines avec le temps.
II. -
RÉSULTATS
i.
Développement
de laglande pancréatique.
Teneur en
Protéines
totales du tissupancréatique
L’évolution
dupoids
frais total dupancréas
ainsi que laquantité
deprotéines
totales du tissu
pancréatique
sontreprésentées
au tableau r. On constate une aug-mentation de ces valeurs avec
l’âge
et lepoids
vif de l’animal.L’évolution
dupoids
dupancréas rapporté
aupoids
vif est intéressante à consi- dérer : on constate(fig. i)
que lerapport
varie dans delarges
mesures etqu’il
existeun coefficient d’allométrie
négatif jusqu’au
15ejour, puis
constammentpositif
par la suite. En cequi
concerne la teneur enprotéines
totalesexprimée
en fonction dupoids
frais del’organe,
on noteégalement
que les valeursenregistrées passent
parun minimum au
15 e jour puis augmentent
avecl’âge.
Ilimporte
desouligner
l’étroitparallélisme
existant entre ledéveloppement pondéral
dupancréas
parrapport
aupoids
vif et la variation de la teneur enprotéines
totales du tissurapportée
aupoids
frais de la
glande
2
. Activités
enzymatiques
I,es mesures effectuées montrent
(tabl. 2 )
que les diverses enzymes étudiées sontprésentes
dès lepremier
stadeembryonnaire (,8 e jour
de la viefoetale).
Lesrésultats
peuvent
êtreexprimés
de deuxfaçons
différentes :a)
Activités totales.Les activités
enzymatiques totales,
parpancréas, présentent
toutes une aug- mentation avecl’âge
de l’animal(tabl.
2,fig. 2 ). Cependant,
des différences appa- raissent suivant les enzymes.C’est ainsi que le niveau de la
lipase
demeure constantjusqu’au
i8ejour
environet s’élève
rapidement jusqu’au
23ejour,
devenant 7 foisplus important
durant cettepériode.
Par contre,l’a-amylase présente
une activité dontl’augmentation
sembleimmédiate dès le 5e
jour
et unléger palier
entre le 15eet le i8ejour.
Entre le 18eet
23 e ,
l’activitéaugmente
environ 3,5 fois. Les activitésrespectives
de lalipase
et de
l’oc-amylase
mesurées à la fin de la vie foetale et durant lespremiers jours qui
suivent la naissance sont à peu
près identiques.
En ce
qui
concerne letrypsinogène
et lechymotrypsinogène,
nous constatonsavant et immédiatement
après
lanaissance,
undéveloppement
différent. Eneffet,
les niveaux des deuxprécurseurs protéolytiques augmentent brusquement
le dernierjour
avant la naissance et diminuent sensiblement de la naissanceau 5 e jour.
Ilss’élèvent ensuite
régulièrement jusqu’au
i8ejour
et defaçon plus importante jus- qu’au 23 e jour.
Par
ailleurs,
entre le 18eet le 23ejour
les activités déterminéesaprès
activationdes
précurseurs
sont 3 fois et 2 foisplus importantes respectivement
pour lachymo- trypsine
et latrypsine
durant cettepériode.
b)
Activitéss!écifiques.
Lorsque
l’on considère les diverses activitésexprimées
en fonction dupoids
frais de
l’organe (fig. 3 ),
ou parrapport
auxprotéines
totales dutissu,
ledéveloppe-
ment de
l’équipement enzymatique
dupancréas
exocrineprésente
uncomportement particulier.
Nous avons considéré lechymotrypsinogène
et letrypsinogène (tabl. 3).
L’activité
spécifique
de lachymotrypsine
et de latrypsine,
déterminéeaprès
activation des
précurseurs,
est relativement élevée à lanaissance,
diminuejusqu’au 1
5 e - 1 8 e
jour
et demeure constantejusqu’au
23ejour.
Parailleurs,
l’étude durapport chymotrypsine/trypsine (tabl. 3 )
montre que le niveau duchymotrypsinogène
esttoujours supérieur
à celui dutrypsinogène.
Deplus,
en fonction del’âge,
on observeque les deux
précurseurs
sedéveloppent
defaçon parallèle
de la naissance au,8
e
jour, puis
le niveau relatif duchymotrypsinogène augmente
defaçon impor-
tante du 18e au 23e
jour.
La
lipase présente
aussi une activitéspécifique
relativement élevée à la nais- sance ;après
unebrusque
élévation ledernier jour
de la viefoetale,
cetteactivité dimi-
nue
légèrement jusqu’au IO e - I5 jour puis augmente
trèsrapidement
dès le i5ejour.
Enfin,
le taux del’a-amylase
subit une diminution entre le 2oejour
de la viefoetale et le
5 e jour après
la naissance.L’activité
de cette enzymeaugmente
ensuiteprogressivement
etrégulièrement jusqu’au 23 e jour.
DISCUSSION
i.
Dévelo!!emezat pondéral
dupancréas
- Protéines totales du tissu Nos résultatsindiquent
que lepancréas
du Rat subit undéveloppement pondéral
en valeur
absolue,
en fonction del’âge,
comme chez toutes lesespèces
étudiées : la Souris(MEUNIER
etBASTIDE, i 9 68),
le Porcelet(K ITTS
etal., 195 6, War,x!R,
1959 ; HAR T MAN
et
al., 19 6 1 ),
lejeune
Enfant(SE I FE R T, i 959 ).
Il en est de même pour lesprotéines
tissulaires totales dont laquantité globale augmente
avecl’âge
et lepoids
vif.
Par
ailleurs, lorsque
l’on considère lafigure
i, les courbes illustrent un déve-loppement
de laglande pancréatique,
moinsrapide
que celui de l’animaljusqu’aux
environs du 1 5e
jour
etplus important
par la suite(allométrie négative, puis positive).
Tout se passe comme
si,
àpartir
de cettepériode,
la croissance dupancréas
étaitstimulée.
2
. Activités
enzymatiques
I,’examen
de nos résultats faitapparaître
au moins deuxpoints particuliers :
-
L’équipement enzymatique
dupancréas
exocrine du Rat est enplace
avantla naissance de l’animal. Seules des difficultés
techniques
deprélèvement
de laglande
ne nous ont pas
permis
de tester des stades antérieurs au i8ejour
de la vie foetale.Par
ailleurs,
lestrop
faiblesquantités d’organes
utilisées pour la détermination des activités de lalipase
et del’oc-amylase
avant lanaissance,
nepeuvent
nouspermettre
de décrirequantitativement
lecomportement
de ces enzymes. Par contre,grâce
àl’utilisation de substrats
synthétiques,
nous avons pu mesurer la forte élévation du taux de proenzymesprotéolytiques,
avant le dernierjour
de la vie foetale. Ces faits sont àrapprocher
des résultats de KULKAet Dusxirr( 19 6 4 ) qui
ont observé que l’oc-amylase
dupancréas
del’embryon
de Pouletaugmente
considérablement durant lapériode qui précède
l’éclosion de l’oeuf. Une variationidentique
est notée par RUTTER(
19 6 5
)
au bout du i3ejour
de la vie foetale de la Souris et àpartir
du i8sjour
surembryons
de Rat (RUTTERetal., r 9 68).
- Il existe durant la vie du
jeune
Rat avant le sevrage un seuil dans le déve-loppement
del’équipement enzymatique
dupancréas
exocrine àpartir duquel
toutesles activités
enzymatiques
subissent une variationimportante.
Ce seuil semble sesituer à
l’âge
de15 - 1 8 jours
et coïncide avec la variation du coefficient d’allométrie observée pour ledéveloppement pondéral
relatif dupancréas.
On constate d’autrepart
que c’est àpartir
de ce seuil que toutes les activitésenzymatiques
totales aug-mentent considérablement
(fig. 2 ),
que les activitéstrypsique
etchymotrypsique exprimées
par unité depoids
frais demeurent constantes alorsqu’elles
avaient diminuédepuis
la naissance(fig. 3 )
et que lerapport chymotrypsine/trypsine augmente (tabl. 3 ).
Ce seuil àr 5 -i8 jours d’âge marquerait
undéveloppement
intense de laphysiologie digestive
dupancréas
exocrine.Dans
l’ensemble,
certains de nos résultats confirment les donnéespartielles
obtenues par d’autres auteurs. Ainsi Roxos et al.
( 19 6 3 )
observent chez lejeune
Rat une évolution
comparable
à celle que nous avons décrite pour lalipase.
PRO-C H A
ZKA et al.
( 19 6 4 )
montrentégalement
que le tauxd’x-amylase
dans lepancréas augmente rapidement
àpartir
du I5ejour.
Par contre, selon MEUNIER et BASTIDE( 19
68),
lalipase
etl’amylase pancréatique
de Sourisprésentent
une forte activité àla
naissance, qui
diminueensuite,
mais à desâges
différents pourchaque
enzyme.Une variation semblable avec
l’âge
a été observée pourl’ <x-amylase
dans lepancréas
du Poulet par I,nws et MOORE
( 19 6 3 ).
Sur lePorcelet,
KrTTS etal., ( 195 6),
HUD-MAN et al.
( 1957 ),
WAI,K>~R( 1959 )
et HARTMAN et al.( 19 6 1 )
montrent que l’acti- vitéamylasique augmente
avecl’âge,
tandis que le niveau de lalipase
demeure cons-tant. En ce
qui
concerne les activités de lachymotrypsine
et de latrypsine,
nos résul-tats ne
peuvent
malheureusement pas êtrecomparés.
Il semblerait donc que les
principales
enzymes dupancréas
exocrine soientpré-
sentes chez le
jeune
Mammifère dès la naissance. Durant lespremiers jours
de lavie,
le taux des différentes enzymes étudiées demeurait
plus
ou moins constant,identique
à ce
qu’il
était le Ierjour,
cequi
pose leproblème
de leur rôle dans ladigestion
dulait.
D’après
nosrésultats,
il semblerait que chez le Rat lecomportement
despré-
curseurs
protéolytiques
soit différent des autresprotéines enzymatiques
etprésente
deux
périodes
distinctesd’augmentations spectaculaires
au moment de la naissance et àpartir
du IHejour,
date àlaquelle
la nature desprotéines
durégime
varie defaçon
considérable. Les causes et les mécanismes dudéveloppement
de cetéquipe-
ment
enzymatique
sont actuellement encore totalement inconnus. Un certain nombred’explications peuvent
êtreprésentées.
Parmi
celles-ci,
nos résultats nouspermettent
de retenir avec PIROCHAZKA etal., (
19 6 4
)
enparticulier,
que labrusque augmentation
du taux del’amylase
auI
S e - I 8
e jour, peut
être due à unchangement
de la nature de la ration alimentaire et à la consommation d’unrégime
riche en amidon. Deplus, l’augmentation
durapport
chymotrypsine/trypsine
àpartir
de cettepériode
laisserait supposer uneplus grande
sensibilité dans la
réponse
au stimulusalimentaire,
de lachymotrypsine,
commel’ont montré DESNUELLE et al.
(rg62),
et notamment uneréponse
de cette enzymeà un
changement
dans la nature desprotéines
durégime (Srroox
et MEYER,rg6 4 ).
En ce
qui
concerne lalipase,
laréponse
de l’activité varie en sens contraire de laproportion
delipides
dans lerégime.
Eneffet,
le lait de laRatte,
très riche en ma- tière grasse, constitue laprincipale
sourceénergétique
du raton allaité. Mais on cons- tate uneaugmentation
de l’activité de lalipase lorsque
le taux delipides
de la rationglobale
du raton diminue dès la consommation d’alimentcomplémentaire.
Cephé-
nomène démontre une fois de
plus (D ESNUELLE
etal., 19 6 2 )
que lalipase pancréa- tique
ne semble pas subir de variations suivant lacomposition
durégime
et notam-ment sa richesse en
graisse. Cependant,
et bien que ce travail nepermette
aucunevérification,
notons que la nature deslipides
du lait de la Ratte et de l’aliment solide peut avoir une influence sur l’évolution de lalipase.
Une autre
hypothèse pourrait
être retenue pourexpliquer
certaines variations du taux des enzymes avecl’âge.
Elle concerne l’effetpossible
d’unerégulation
hor-monale. Ainsi PROCHAZKA et
al., ( 19 6 4 )
ontsignalé
une action des corticoïdes sur labiosynthèse
del’amylase
chez le Rat. Ce fait a été confirmé in vitro par YAIovsKy et al.( 19 6 9 )
sur le Poulet. Demême,
selon BENAsD>;t,J W t,
et al.( 19 6 5 ),
l’insulinepeut
avoir un effetparticulier
sur labiosynthèse
del’a-amylase
chez le Rat.CONCLUSION
Au cours de cette
étude,
nous avons pu mettre en évidence certains faitsqui
semblent mieux caractériser la mise en
place
et l’évolution del’équipement
enyma-tique
dupancréas
exocrine chez lejeune
Rat :i. La
glande pancréatique
subit undéveloppement pondéral
en fonction del’âge
comme c’est le cas chez toutes lesespèces
étudiées. Ledépôt
desprotéines
tissu-laires
pancréatiques
varie dans le même sens.Cependant
cedéveloppement
seraitstimulé à
partir
duz 5 e jour d’âge.
2
. Les activités
enzymatiques
déterminées montrent quel’équipement
pan-créatique
exocrine est enplace
dès lanaissance,
et sedéveloppe régulièrement jusqu’à
une
période
voisine du15 -i8 e jour
àpartir
delaquelle
laquantité
totale de ces en-zymes
augmente
defaçon importante.
Dans l’ensemble nos résultats montrent que cette
période
située vers lesi
5 -i8
e jours d’âge représente
dans ledéveloppement physiologique
dupancréas
exocrine un stade très
important puisqu’il marquerait
le début d’une intense activité de cetteglande digestive.
Reçu pour publication en avril 1970.
SUMMARY
FORMATION AND DEVELOPMENT OF THE ENZYME APPARATUS OF THE EXOCRINE PANCREAS OF YOUNG RATS IN THE EMBRYONIC STAGE
AND DURING THE SUCKING AND WEANING PERIODS
In order to better understand the digestive physiology of the young animal during the sucking period work was undertaken on the appearance and development of the enzyme apparatus of the exocrine pancreas of the young rat while it was being suckled. The following enzymes, chy- motrypsin, trypsin, lipase and amylase, were estimated from the i8th day of foetal life until 23 days of age. Activity of the proteolytic enzymes was estimated with specific synthetic sub-
strates.
Total activity of the four enzymes in whole pancreas increased regularly from birth to the
r
5th-i8th day and greatly from the i8th to the 23rd day (fig. 2, table 2). Expressed in relation
to fresh weight of the organ, lipase and amylase activities increased with age while those of chy- motrypsin and trypsin, after falling from birth to 15days remained constant from i5 to 23days
of age (fig. 3, table 3). The four enzymes were present from the earliest stage of embryonic
life considered.
These results confirm some fragmentary pieces of information obtained with different species
of mammal about the development of a-amylase in relation to the starch content of the diet.
In contrast, development of lipase does not follow changes in the lipid content of the diet.
It seems that the 15th-i8th days of life constitue a threshold beyond which the exocrine pancreas undergoes intense anatomical and enzymatic development. This development would
coincide with the change in diet of the young rat.
The enzyme apparatus of the exocrine pancreas of the young rat is already present at the end of the foetal life and develops regularly with age. At about 15 or i8 days of age it produces
a large increase in all the enzyme activities studied. On the other hand, the proteolytic enzymes behave in a particular way, undergoing, in relation to lipase and amylase, development in two
well defined stages of life, before birth and after ydays of age.
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