chapitre i : la cellule

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Physiologie humaine
INTRODUCTION
Comme l’anatomie, la physiologie englobe également plusieurs spécialités
dont les plus communes portent sur le fonctionnement des systèmes particuliers.
Ainsi, la physiologie rénale étudie le fonctionnement des reins et la production
d’urine, la neurophysiologie explique celui du système nerveux et la physiologie
cardio-vasculaire examine le fonctionnement du cœur et des vaisseaux sanguins.
Alors que l’anatomie donne une image statique du corps, la physiologie met en
évidence la nature dynamique de l’organisme.
En physiologie on s’intéresse souvent à ce qui se passe au niveau cellulaire
ou moléculaire parce que les capacités fonctionnelles du corps dépendent du
fonctionnement cellulaire, qui est lui-même déterminé par les réactions chimiques à
l’intérieur des cellules.
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CHAPITRE I : LA CELLULE
I. 1 .Quatre principes de la théorie cellulaire et généralités
- La cellule est l’unité fondamentale structurale et fonctionnelle des organismes
vivants ; par conséquent lorsqu’on définit les propriétés d’une cellule, on définit aussi
les propriétés de la matière vivante.
- L’activité d’un organisme dépend de l’activité de ses Cellules à la fois à l’échelle
individuelle et à l’échelle collective.
- Conformément au principe de complémentarité, les activités biochimiques des
cellules sont rendues possibles et déterminées par certaines structures présentes à
l’intérieur des cellules.
- La continuité de la vie repose sur les cellules.
Quel que soit son comportement et sa forme, la cellule est l’élément
microscopique qui contient tous les outils permettant de survivre dans un
environnement en perpétuel changement. En effet, pratiquement toutes les maladies
susceptibles de nous affecter s’expliquent par la perte de l’homéostasie cellulaire.
Dans les millions de millions des cellules de l’organisme humain, on trouve
quelques 200 types de cellules aux formes, aux tailles, et aux fonctions diverses.
Parmi les formes possibles, citons les cellules adipeuses qui sont sphériques, les
globules rouges du sang qui sont en formes de disque, les neurones qui sont
cubiques.
Selon le type auquel elles appartiennent, la dimension des cellules est aussi
très variable; elle peut aller de 2 micromètres (1/5000 de centimètre) pour les plus
petites à plus de 1mètre pour les neurones qui nous permettent de remuer les orteils.
Pour faciliter la présentation des régions et des composantes de la cellule,
on peut donc se servir d’un modèle général représentant une cellule type. Les
cellules humaines comportent trois régions principales : un noyau, un cytoplasme et
une membrane plasmique.
Le noyau, qui régit toutes les activités de la cellule, est habituellement situé au
centre de celle-ci. Il est entouré d’un cytoplasme rempli d’organites (ou organelles),
c-à-d des petites structures qui assurent certaines fonctions à l’intérieur de la cellule.
Ces composantes de la cellule sont suffisamment étudiées par la biologie cellulaire.
Nous allons donc insister sur le fonctionnement de la membrane plasmique.
I.2. La membrane plasmique
La membrane plasmique souple délimite le volume de la cellule et constitue
une fragile barrière. On l’appelle parfois membrane cellulaire, mais comme presque
tous les organites ont aussi une membrane, on préfère désigner la membrane
externe de la cellule sous le nom de membrane plasmique.
Selon le modèle de la mosaïque de fluide, la membrane plasmique est une
structure extrêmement fine (7à 8 nm) mais stable, constituée d’une double couche ou
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bicouche, de molécules lipidiques parmi lesquelles sont disséminées de molécules
de protéines. Les protéines qui flottent dans la bicouche fluide de lipides, forment
une mosaïque qui change constamment, d’où le nom du modèle.
La bicouche de lipide, qui est composée en grande partie des phospholipides,
représente « la trame » fondamentale de la membrane et elle est relativement
imperméable à la plupart des molécules hydrosolubles. Les phospholipides sont des
molécules en forme de sucette, avec une tête polaire contenant du phosphore reliée
à une queue non polaire constituée de deux chaînes hydrocarbonées d’acides gras.
La tête polaire interagit avec l’eau ; elle est donc hydrophile.
La queue non polaire n’interagit qu’avec d’autres substances non polaires et
s’éloigne spontanément de l’eau et des particules chargées ; cette extrémité est donc
hydrophobe.
Ces caractéristiques propres aux phospholipides font que la structure
fondamentale de toutes les membranes biologiques est la même : ce sont des
« sandwichs » constitués de deux feuillets parallèle de molécule de phospholipide ;
les queues de celles-ci se font face à l’intérieur de la membrane, et leur tête polaire
est exposée à l’eau qui se trouve à l’intérieur et à l’extérieur de la cellule. C’est cette
orientation spontanée des phospholipides qui permet aux membranes biologiques de
s’assembler automatiquement pour former des structures fermées, généralement
sphérique, et à la cellule de se reformer (se réparer) sans délai lorsqu’elle est
déchirée.
Les types de phospholipides contenus dans les couches interne et externe de la
membrane sont quelque peu différents. Environ 10% de phospholipides qui font face
à l’extérieur sont liés à des glucides, on les appelle glycolipides. La membrane
contient également des quantités importantes de cholestérol ; ce dernier introduit ses
anneaux hydrocarbonés plats entre les queues des phospholipides, ce qui les
immobilise partiellement et stabilise la membrane. Cela empêche également les
phospholipides de s’agréger et rend donc la membrane plus fluide.
Il existe deux populations distinctes de protéines membranaires ; les protéines
intégrées et les protéines périphériques. Les protéines représentent environ la moitié
de la masse de la membrane plasmique et assurent la plus grande partie des
fonctions de celle-ci.
Les protéines intégrées sont bien enfoncées dans la bicouche lipidique. Bien que
certaines d’entre elles ne soient en contact avec le milieu aqueux que d’un coté de la
membrane, la plupart des protéines intégrées sont des protéines transmembranaires,
c’est-à-dire qu’elles traversent toute l’épaisseur de la membrane et font saillie des
deux cotés.
Qu’elles traversent entièrement la membrane ou non, toutes les protéines
intégrées possèdent des régions hydrophiles et des régions hydrophobes. Cette
caractéristique structurale leur permet d’interagir avec les queues non polaires des
lipides présents au cœur de la membrane, et avec l’eau qui se trouve à l’intérieur et à
l’extérieur de la cellule. Les protéines transmembranaires servent surtout au
transport. Certaines se regroupent pour former des canaux ou pores, permettant le
passage de petites molécules hydrosolubles ou d’ions, qui contournent ainsi la partie
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lipidique de la membrane. D’autres protéines sont des transporteurs qui peuvent se
lier à une substance pour lui faire traverser la membrane.
Les protéines qui ne font face qu’au milieu externe sont habituellement des
récepteurs d’hormones ou d’autres messagers chimiques.
Les protéines périphériques ne sont pas du tout enfoncées dans la couche
lipidique. Au contraire, elles sont habituellement liées aux protéines intégrées qui
dépassent sur la face interne de la membrane. Certaines protéines périphériques
sont des enzymes, d’autres ont des fonctions mécaniques et assurent par exemple
certains changements de conformation des cellules lors de leur division ou de la
contraction musculaire.
La plupart des protéines qui font face à l’espace interstitiel portent des
glucides ramifiés. On appelle glycocalyx, la région floue et un peu collante riche en
glucides qui se trouve à la surface de la cellule comme « enrobée de sucre » en
quelque sorte. En plus des glycolipides déjà mentionnés, le glycocalyx (« tasse de
sucre ») est enrichi des glycoprotéines sécrétées par la cellule, qui adhèrent à la
surface de celle-ci.
Comme le glycocalyx de chaque type cellulaire est constitué de glucides
différents, il représente un ensemble extrêmement spécifique de marqueurs
biologiques permettant aux cellules de se reconnaître mutuellement. Par exemple, le
spermatozoïde identifie l’ovule grâce à son glycocalyx, et les cellules du système
immunitaire identifient les bactéries et les particules virales en se liant à certaines de
leurs glycoprotéines membranaires.
Bref, la membrane plasmique est une structure fluide dynamique dont la
consistance se rapproche de celle de l’huile d’olive. Les molécules des lipides
peuvent se déplacer latéralement, mais les interactions polaires – non polaires les
empêchent de se retourner ou de passer d’une couche lipidique à l’autre. Certaines
protéines de la membrane flottent tout à fait librement mais d’autres notamment les
protéines périphériques, sont plus limités dans leurs mouvements et semblent être
« ancrées » aux structures internes de la cellule qui constituent le cytosquelette. Ce
réseau d’ancrage stabilise la face cytoplasmique de la membrane ; sans lui, la
membrane se diviserait en un grand nombre de petites vésicules.
a. Les éléments spécialisés de la membrane plasmique
1° Les microvillosités
Les microvillosités (« petits poils hérissés ») sont des minuscules prolongements
de la membrane plasmique en forme de doigts qui constituent des saillies sur une
partie libre ou exposée de la surface de la cellule. Elles accroissent
considérablement à la superficie de la membrane plasmique et on les trouve le plus
souvent sur les cellules absorbantes, comme celles des tubules rénaux et des
intestins. Le centre des microvillosités est composé des filaments d’actine. L’actine
est une protéine contractile, mais elle semble rendre les microvillosités plus rigides.
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2° Les jonctions membranaires
Bien que quelques types de cellules (globules sanguins, spermatozoïdes et
certains phagocytes) se déplacent librement dans l’organisme, la plupart des
cellules, surtout celles du tissu épithélial, sont étroitement associées. Habituellement,
trois facteurs contribuent à retenir les cellules ensemble :
- le glycocalyx contient des glycoprotéines adhésives ;
- les membranes plasmiques de cellules adjacentes sont ondulées et peuvent
s’imbriquer comme les pièces d’un casse-tête ;
- surtout les jonctions membranaires :
Les jonctions serrées
Dans les jonctions serrées, les molécules de protéines des membranes
plasmiques s’imbriquent comme les dents d’une fermeture éclair, constituant ainsi
une jonction imperméable; une bande en forme d’anneau ceinturant complètement la
cellule.
Les jonctions serrées empêchent les molécules de s’infiltrer entre les cellules
adjacentes des muqueuses et séreuses. Par exemple, les jonctions serrées situées
sur la face latérale des cellules épithéliales qui tapissent le tube digestif empêchant
les enzymes digestives et les microorganismes présents dans l’intestin de passer
dans le sang.
Les desmosomes
Les desmosomes (« corps liants ») sont des jonctions d’ancrage, c'est-à-dire des
sortes d’attaches mécaniques reparties comme des rivets sur les côtés de cellules
adjacentes et qui les empêchent de se séparer. Les desmosomes possèdent une
structure complexe. Sur la face cytoplasmique de chaque membrane plasmique, on
remarque une zone plus épaisse en forme de bouton, appelée plaque. Les cellules
voisines ne se touchent pas mais sont retenues ensemble par de fines
protéines (cadhérines) qui relient les plaques entre elles. Des filaments protéiques
plus épais (filaments intermédiaires de kératine) qui font partie du cytosquelette,
partent de la face cytoplasmique du bouton membranaire, traversent la cellule et
s’ancrent à un autre bouton situé du côté opposé. Par conséquent, non seulement
les desmosomes relient entre elles les cellules adjacentes, mais ils constituent
également un réseau ininterrompu de « haubans »dont beaucoup passent d’une
cellule à une autre. Cette disposition a pour effet de répartir les tensions à travers
l’ensemble de la couche de cellules et empêchent celle-ci de se déchirer lorsqu’elle
est étirée. Les desmosomes sont nombreux dans les tissus qui se trouvent soumis à
de grandes forces mécaniques, comme dans la peau, le muscle cardiaque et le col
de l’utérus.
Les jonctions ouvertes
La principale fonction des jonctions ouvertes (aussi appelées jonctions
lacunaires ou jonctions communicantes) est de permettre le passage de substances
chimiques d’une cellule à l’autre. Au niveau des jonctions ouvertes, les membranes
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plasmiques adjacentes sont très rapprochées et les cellules sont reliées par des
cylindres creux nommés connexons, dont les parois sont formées de protéines
transmembranaires (connexines). Le connexon d’une membrane s’associe au
connexon de la membrane adjacente pour constituer un canal unique.
Les ions, les sucres et d’autres petites molécules empruntent ces canaux pleins
d’eau pour passer d’une cellule à l’autre. Les jonctions ouvertes existant entre les
cellules de l’embryon ont un rôle vital parce qu’elles assurent la circulation des
nutriments avant la formation du système sanguin ainsi que la transmission des
signaux essentiels au développement des tissus. Chez les adultes, on trouve les
jonctions ouvertes dans les tissus pouvant subir une excitation électrique, comme le
cœur et les muscles lisses où l’activité électrique et la contraction sont synchronisées
en partie par le passage d’ions d’une cellule à l’autre.
b. Les fonctions de la membrane plasmique
Transport membranaires
Les cellules baignent constamment dans un liquide extracellulaire appelé
liquide interstitiel qui est dérivé du sang. Ce liquide contient des milliers d’éléments
dont des acides aminés, des sucres, des acides gras, des vitamines, des substances
régulatrices comme des hormones et des neurotransmetteurs, des sels et des
déchets.
Pour rester saine, chaque cellule doit extraire de ces liquides des quantités
exactes de chacune des substances dont elle a besoin à chaque instant et empêcher
l’entrée de toute substance excédentaire.
Bien qu’il y ait toujours des échanges à travers la membrane, celle-ci forme une
barrière à perméabilité sélective ou différentielle, c’est-à-dire qu’elle ne laisse passer
que certaines substances, comme les nutriments, en excluant de nombreux produits
indésirables. Simultanément, elle retient les précieuses protéines cellulaires et
d’autres molécules tout en laissant sortir les déchets.
La barrière à perméabilité sélective est une caractéristique des cellules saines
et en bon état. Lorsqu’une cellule (ou
sa membrane plasmique) est très
endommagée, cette barrière devient perméable pratiquement à toutes les
substances qui peuvent alors entrer dans la cellule et en sortir librement. Ce
problème s’observe clairement à la suite d’une brûlure grave : liquides, ions et
protéines « suintent », c'est-à-dire qu’ils s’écoulent des cellules mortes et
endommagées.
Le mouvement des substances à travers la membrane plasmique peut se
produire de deux façons, c'est-à-dire activement ou passivement. Dans les
mécanismes passifs, les molécules traversent la membrane sans que la cellule
fournisse d’énergie. Dans les mécanismes actifs, la cellule dépense une énergie
métabolique (ATP) pour transporter la substance à travers la membrane.
1° les mécanismes passifs : Diffusion
La diffusion est un processus de transport passif qui joue un rôle très
important dans toutes les cellules de l’organisme. Par contre, la filtration, l’autre
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mécanisme de transport passif, ne se produit généralement qu’à travers les parois
des capillaires.
La diffusion est la tendance qu’ont les molécules et les ions à se répandre
dans l’environnement. La diffusion d’une molécule à travers la membrane plasmique
est possible si la molécule répond à l’une des conditions suivantes :
-
elle est liposoluble
-
elle est assez petite pour passer dans les pores de la membrane
ou,
-
elle est aidée par une molécule porteuse.
La diffusion non assistée de particules liposolubles ou de très petites taille
est appelée diffusion simple. Dans le cas particulier de la diffusion non assistée de
l’eau, on parle de l’osmose (osmos=pousser). La diffusion assistée est appelée
diffusion facilitée.
a. La diffusion simple
Les substances non polaires et liposolubles diffusent directement à
travers la bicouche lipidique. Ces substances comprennent l’oxygène, le gaz
carbonique, les graisses et l’alcool. L’oxygène est toujours plus concentré dans le
sang que dans les cellules des tissus, et il se déplace donc continuellement vers
l’intérieur de ces dernières ; quant au gaz carboniques, il est plus concentré dans les
cellules et diffuse vers le sang.
b. L’osmose
La diffusion d’un solvant, par exemple l’eau, à travers une membrane à
perméabilité sélective, par exemple la membrane plasmique, est appelée osmose.
Comme la molécule d’eau est fortement polaire, elle ne peut pas traverser la
bicouche lipidique, mais elle est assez petite pour passer facilement dans les pores
de la plupart des membranes plasmiques.
L’osmose a lieu quand la concentration d’eau n’est pas la même de
deux côtés d’une membrane. En présence d’eau distillée des deux côtés d’une
membrane à perméabilité sélective, il n’y a aucun mouvement osmotique net, bien
que les molécules d’eau traversent la membrane dans les deux sens. Cependant,
dans une solution donnée, si la concentration de soluté augmente, la concentration
d’eau diminue ; par conséquent si la concentration de soluté n’est pas la même des
deux cotés de la membrane, il y a aussi une différence entre les concentrations
d’eau.
La diminution de la concentration d’eau due à la présence du soluté
dépend du nombre de particules de soluté et non de leur nature parce que
théoriquement, chaque molécule ou ion de soluté déplace une molécule d’eau. La
concentration totale de toutes les particules de soluté est appelée osmolarité de la
solution.
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Lorsque deux solutions d’osmolarité différentes et de même volume
sont séparées par une membrane qui est perméable à toutes les molécules du
système, il se produit simultanément une diffusion nette du soluté et de l’eau,
chacune des substances se déplaçant suivant son gradient de concentration. Au
bout d’un certain temps, les concentrations d’eau et de soluté sont les mêmes dans
les deux compartiments et système atteint un état d’équilibre.
Si on considère le même système, mais avec une membrane
imperméable aux molécules de soluté, on obtient un résultat tout à fait différent.
Dans ce cas, l’équilibre résulte du seul mouvement de l’eau (les solutés ne peuvent
pas changer de compartiment), lequel produit un changement de volume
remarquable dans les deux compartiments.
Ce dernier exemple ressemble assez aux phénomènes osmotiques qui
se produisent à travers les membranes plasmiques de cellules vivantes, à une
différence près : dans l’exemple précédant, les volumes des compartiments peuvent
augmenter indéfiniment, et on ne prend pas en considération la pression exercée par
le poids supplémentaire de la colonne de liquide la plus haute.
Dans les cellules végétales, dont les membranes plasmiques sont
entourées de parois rigides, la situation est très différente. L’eau diffuse vers
l’intérieur de la cellule jusqu’à ce que la pression hydrostatique (pression exercée
depuis l’intérieur par l’eau sur la membrane) soit égale à la pression osmotique,
c'est-à-dire la force qui attire les molécules d’eau à l’intérieur par la suite de la
présence de solutés non diffusibles.
Les cellules animales ne sont pas entourées de parois rigides et elles ne
comportent que des membranes souples ; elles ne subissent donc pas de
changements aussi marqués de leur pression hydrostatique (ni osmotique). En cas
de déséquilibre osmotique, il se produit un gonflement ou un affaiblissement des
cellules animales (à la suite du gain ou de la perte d’eau ; hyperhydratation
intracellulaire et déshydratation intracellulaire) jusqu’à ce que la concentration de
soluté soit la même des deux côtés de la membrane cellulaire (état d’équilibre) ou
que la membrane soit étirée au point de se rompre. Cela amène à parler de la
tonicité.
Comme nous l’avons vu, des nombreuses molécules, notamment les
protéines intracellulaires et certains ions, ne peuvent pas diffuser à travers la
membrane plasmique. Par conséquent, tout changement de leur concentration
modifie la concentration d’eau des deux côtés de la membrane et entraîne un gain
ou une perte d’eau par la cellule. La capacité d’une solution de modifier le tonus ou
la forme des cellules en agissant sur leur volume d’eau interne est appelée tonicité
(tonus=tension). Les solutions dans lesquelles la concentration de soluté non
diffusible est égale à celle que l’on trouve dans les cellules sont dites isotoniques
(de la même tonicité).
Par exemple, une solution isotonique à la cellule aurait une concentration de 0,3
osm/litre de NaCl. Les cellules placées dans ces solutions gardent leur forme
normale et on n’observe dans leur cas aucune perte ni aucun gain d’eau.
Comme on pourrait s’y attendre, les liquides extracellulaires du corps et la
plupart des solutions intraveineuses (qui sont injectées dans le corps par une veine)
sont isotoniques. Les solutions qui présentent une concentration plus élevée de
soluté non diffusible que les cellules vivantes sont dites hypertoniques. Les cellules
placées dans les solutions hypertoniques perdent de l’eau par osmose, ce qui cause
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une diminution de leur volume. On qualifie d’hypotonique les solutions plus diluées
(contenant moins de solutés non diffusibles) que l’intérieur des cellules. Les cellules
placées dans une solution hypotonique se gonflent rapidement d’eau. L’eau distillée
représente l’exemple le plus extrême d’hypotonicité ; comme elle ne contient aucun
soluté, elle continue d’entrer dans la cellule jusqu’à ce que celle-ci éclate ou se lyse.
Remarquez que l’osmolarité et la tonicité sont différentes. Le facteur
déterminant de la tonicité est la présence de solutés non diffusible, alors que
l’osmolarité dépend de l’ensemble des solutés. L’osmolarité est exprimée en osmol
par litre ; 1 osmole vaut 1mole de molécules qui ne s’ionisent pas. L’osmolarité se
calcul en multipliant la molarité (mol/L) par le nombre de particules produites par
ionisation. Par exemple, comme le NaCl s’ionise en Na+ et Cl-, une solution de
1mol/L de NaCl vaudra 2 osmoles. Dans le cas des substances qui ne s’ionisent pas
(par exemple le glucose), la molarité et l’osmolarité ont la même valeur.
c. La diffusion facilitée
Certaines molécules, notamment le glucose et d’autres sucres simples
sont à la fois non liposolubles et trop volumineuses pour passer par les pores de la
membrane plasmique. Cependant, elles traversent celle-ci très rapidement grâce au
mécanisme de transport passif appelé diffusion facilitée ; en effet, elles se combinent
à des transporteurs protéiques présents dans la membrane plasmique et sont
ensuite relâchées dans le cytoplasme.
La diffusion facilitée est extrêmement sélective ; le transporteur du glucose
ne se combine qu’avec le glucose, tout comme une enzyme ne se lie qu’avec son
substrat.
d. La filtration
La filtration est le mécanisme par lequel l’eau et les solutés traversent une
membrane ou la paroi d’un vaisseau sous l’effet de la pression hydrostatique.
Comme la diffusion, la filtration est un processus de transport passif et fait intervenir
un gradient.
Cependant, dans le cas de la filtration, il s’agit d’un gradient de pression
qui tend à faire passer un liquide contenant des solutés (filtrat) d’une région à
pression élevée vers une région à pression moins élevée. Dans l’organisme, la
pression hydrostatique exercée par le sang tend à faire sortir les liquides des
capillaires et que ces liquides contiennent des solutés d’importance vitale pour les
tissus.
Les liquides sécrétés par les reins sous forme d’urine sont également
produits par filtration. Ce processus n’est pas sélectif ; seuls les globules rouges
sanguins et les molécules de protéines, qui sont trop volumineux pour pouvoir passer
par les pores des membranes, restent dans le compartiment d’origine.
2° Les mécanismes actifs
Dans tous les cas où la cellule consomme l’énergie qu’elle contient sous
forme d’ATP pour faire passer des substances à travers la membrane, on parle de
mécanisme actif. Les deux principaux mécanismes actifs de transport membranaire
sont le transport actif et le transport vésiculaire.
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a. Le transport actif
Le transport actif, ou pompage de solutés, ressemble à la diffusion facilitée
parce que comme celle-ci, il fait intervenir des transporteurs protéiques qui se
combinent de façon spécifique et réversible avec les substances à transporter.
Cependant, la diffusion facilitée va toujours dans le sens du gradient de
concentration parce qu’elle est alimentée par l’énergie cinétique. Par contre, les
pompes à solutés (transporteurs protéiques qui ressemblent à des enzymes)
déplacent les solutés, principalement des acides aminés et des ions (comme Na +, K+,
et ca²+) « à contre-courant » c'est-à-dire contre leur gradient de concentration. Pour
ce faire, les cellules doivent consommer de l’énergie fournie pour le métabolisme
cellulaire et présente sous forme d’ATP.
Bien que le mécanisme du transport actif ne soit pas entièrement compris,
on pense que le transporteur protéique intégré, lorsqu’il est activé, change de
conformation de façon à faire passer le soluté auquel il est lié à travers la membrane.
Da nombreux systèmes de transport actif sont des systèmes couplés,
c'est-à-dire qu’ils déplacent plus d’une substance à la fois. Si les deux substances se
croisent, c'est-à-dire qu’elles traversent la membrane dans des directions apposées,
on parle de système antiport.
De plus, on fait une distinction entre les mécanismes de transport actif
selon la source d’énergie dont ils dépendent. Le transport actif primaire est alimenté
directement par l’hydrolyse de l’ATP, alors que le transport actif secondaire est activé
indirectement par des pompes de transport actif primaire qui créent des gradients
ioniques.
Le système de transport actif primaire qui a été le plus étudié est la pompe à
sodium et à potassium (à Na+-K+), soit une enzyme appelée ATPase sodiumPotassium. La concentration de K+ à l’intérieur de la cellule est généralement de 10
à 20 fois plus élevée qu’à l’extérieur, et l’inverse est vraie de Na +. Ces différences de
concentration sont essentielles au fonctionnement des cellules excitables comme les
cellules musculaires et les neurones ainsi qu’au maintien de quantités normales de
liquide dans toutes les cellules de l’organisme. Comme le Na + et le K+ s’écoulent de
façon lente mais continue à travers la membrane plasmique en suivant leur gradient
de concentration respectif (et qu’ils traversent plus rapidement dans les cellules
musculaires et les neurones qui sont excités), la pompe Na +-K+ fonction de façon
plus ou moins continue comme les antiports qui ramène Na+ à l’extérieur de la cellule
contre un gradient assez prononcé et, simultanément, ramène K+ à l’intérieur.
La pompe à calcium, qui capture activement les ions calcium du liquide
intracellulaire pour les enfermer dans les organites spécialisés ou les éjecter de la
cellule constitue un autre exemple de transport actif primaire.
Un même type de pompe alimenté par l’ATP, comme la pompe Na-K qui
maintient le gradient de sodium, peut aussi assurer indirectement le transport de
plusieurs autres solutés (transport actif secondaire). En faisant passer le sodium à
travers la membrane plasmique contre son propre gradient ; la pompe emmagasine
de l’énergie (sous forme de gradient ionique).
b. Le transport vésiculaire (en vrac)
Les grosses particules et macromolécules traversent la membrane grâce au
transport vésiculaire ou en vrac. Comme le pompage de solutés, ce mécanisme de
transport est activé par l’ATP. Les deux principaux modes de transport vésiculaire
sont l’exocytose et l’endocytose.
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L’exocytose « vers l’extérieur de la cellule » est un mécanisme qui assure le
passage de certaines substances de l’intérieur de la cellule à l’espace extracellulaire.
Elle permet la sécrétion d’hormones, la libération de neurotransmetteurs, la sécrétion
de mucus et, dans certains cas, l’élimination des déchets.
Lors de l’exocytose, la substance ou le produit cellulaire devant être libéré est
d’abord enfermé dans un sac membraneux appelé vésicule. La vésicule migre en
direction de la membrane plasmique, elle fusionne avec elle et déverse son contenu
à l’intérieur de la cellule. Ce mécanisme fait intervenir un processus d’ « amarrage » ;
en effet, les protéines membranaires des vésicules reconnaissent certaines protéines
présentes sur la membrane plasmique et se lient avec elles, ce qui rapproche assez
les deux membranes pour leur permettre de fusionner. Les matériaux qui s’ajoutent à
la membrane lors de l’exocytose en sont retirés pendant l’endocytose, qui est le
processus inverse.
L’endocytose (« vers l’intérieur de la cellule ») permet à des grosses
particules ou à des macromolécules d’entrer dans la cellule. La substance qui doit
pénétrer dans la cellule est graduellement entourée par une invagination de la
membrane plasmique. Lorsque la vésicule est formée, elle se détache de la
membrane plasmique et entre dans le cytoplasme, où son contenu est ensuite
digéré. On connaît trois formes d’endocytoses :
- La phagocytose
-
La pinocytose
-
L’endocytose par récepteurs interposés.
1° La phagocytose
Lors de la phagocytose (« action de manger d’une cellule »), des portions de la
membrane plasmique et du cytoplasme s’étendent pour un objet relativement gros et
solide, tel un amas de bactéries ou de débris cellulaires, des polluants ou encore des
allergènes et l’englobent. La vésicule ainsi formée est appelée phagosome (« corps
mangé »). Dans la plupart des cas ,le phagosome fusionne avec un lysosome, soit
une structure cellulaire spécialisée contenant des enzymes digestives, et la partie
digestible de son contenu est hydrolysée (celle qui ne l’est pas constitue un corps
résiduel).
Dans l’organisme humain, la phagocytose est accomplie entre autres par les
macrophagocytes et certains globules blancs. Ces « professionnels » de la
phagocytose contribuent à la défense et au nettoyage de l’organisme par ingestion et
élimination de bactéries, d’autres substances étrangères et de cellules mortes. La
majorité des phagocytes peuvent se déplacer par des mouvements amiboïdes, c'està-dire qu’ils « rampent » sur des prolongements du cytoplasme formant des
pseudopodes temporaires.
2° La pinocytose
Tout comme on peut dire que les cellules mangent, on peut également affirmer
qu’elles boivent, et ce par le mécanisme appelé pinocytose (« action de boire de la
cellule »). Lors de la pinocytose, un petit repli de membrane plasmique englobe une
gouttelette de liquide extracellulaire contenant des molécules dissoutes. La
gouttelette entre dans la cellule à l’intérieur d’une minuscule vésicule pinocytaire.
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Contrairement à la phagocytose, la pinocytose est très commune chez la plupart
des cellules. Elle revêt une importance toute particulière pour les cellules qui
assurent l’absorption des nutriments, comme celles qui tapissent les intestins.
Lors de la phagocytose et de la pinocytose, des morceaux de la membrane
plasmique se détachent de celle-ci au moment de l’absorption des vésicules.
Cependant, au cours d l’exocytose, ces mêmes morceaux de membrane reviennent
s’ajouter à la membrane plasmique, dont la surface reste remarquablement
constante.
3° L’endocytose par récepteurs interposés
Contrairement à la phagocytose et à la pinocytose, qui sont des mécanismes
d’ingestion non spécifiques, l’endocytose par récepteurs interposés est extrêmement
sélective. Les récepteurs sont des protéines de la membrane plasmique qui ne se
lient qu’à certaines substances. Les récepteurs et les substances qui y sont fixées
entrent ensemble dans la cellule à l’intérieur d’une petite vésicule appelée vésicule
tapissée, terme qui fait allusion à la clathrine, une couche protéique formant des poils
raides sur la face cytoplasmique de la vésicule.
L’endocytose par récepteur interposé permet notamment l’absorption au niveau
des reins de diverses substances telles que l’insuline, des lipoprotéines de basse
densité (comme le cholestérol lié à un transporteur protéique), du fer ou encore de
petites protéines. Lorsque la vésicule tapissée se combine avec un lysosome,
l’hormone (ou une autre substance est libéré ; les membranes portant les récepteurs
liés se séparent alors de la vésicule et regagnent la membrane plasmique, où elles
sont réutilisables à nouveau. En ce qui concerne les cellules autres que les globules
blancs, l’endocytose peut être néfaste quand elle constitue un moyen d’entrée pour
des substances nocives.
En pathologie, l’hypercholestérolémie familiale est une maladie héréditaire dans
laquelle les récepteurs protéiques nécessaires à la capture du cholestérol par
récepteurs interposés sont absents. Par conséquent, le cholestérol ne peut entrer
dans les cellules de l’organisme et s’accumule dans le sang.
En l’absence de traitement, l’athérosclérose apparaît tôt et le risque de maladie
coronaire devient plus élevé.
Ass. Dr Tshimbila kabangu jmv
Physiologie humaine
13
CHAPITRE II : PHYSIOLOGIE DU MILIEU INTERIEUR
II.1. INTRODUCTION
L’être vivant, pour sa survie, a besoin d’échanges avec le milieu dans lequel il
vit. Mais il doit également maintenir un état d’équilibre, préserver et stabiliser les
propriétés physiques, la composition chimique et le volume de son milieu intérieur,
bref sa constance.
A l’état normal, la teneur globale de l’organisme en eau et en électrolytes, de
même que leur répartition et leur concentration dans les différents compartiments
plasmatique, interstitiel et intracellulaire sont remarquablement fixes. Cet équilibre
est réalisé même si la situation extérieure et les apports varient considérablement ; il
assure aux cellules de l’organisme de bonnes conditions de fonctionnement. De son
maintien dépend donc l’activité de tous les viscères.
L’équilibre hydro-électrolytique est le résultat d’un bilan nul des entrées et des
sorties.
Les entrées sont alimentaires (à régulation supérieure par la soif, l’appétit ou
le dégoût intervenant sur le choix et la qualité des apports) ou parentérales ; les
sorties sont extra rénales (sudation, vomissements, diarrhée, fistules digestives) et
rénales.
L’homme et les animaux supérieurs tirent leur relative autonomie du fait que la
plus part de leurs cellules ne sont pas en contact direct avec le milieu extérieur où
elles puisent les substances nutritives y déversées par le système digestif à partir
des aliments et l’oxygène amené par le système respiratoire ; c’est dans ce milieu
que les cellules déchargent leurs déchets métaboliques.
Les réactions biochimiques de l’organisme se déroulent en milieu aqueux ; le
milieu intérieur est donc une solution de diverses substances dans l’eau, avec ses
propriétés physique-chimiques qui sont fonction de :
- la concentration en particules dissoutes assurant les forces osmotiques ;
- la concentration en charges électriques propres aux ions ;
- la concentration en ions H+.
Ce milieu intérieur contient également des gaz dissouts, des déchets…
- la fixité de la composition de ce milieu intérieur (= homéostasie) est une
condition de la vie. La vie des cellules tend à modifier leur environnement. Des
phénomènes d’échanges (à travers des membres sémi-perméables) et de
brassage (dans le palsma qui entre en contact avec les organes assurant les
échanges avec l’extérieur comme les reins, les poumons, le tube digestif)
constituent ainsi la dynamique du milieu intérieur.
- La composition du milieu intérieur est maintenue constante, pour ce qui
concerne les produits solubles non volatils, par l’excrétion rénale et pour ce
qui concerne le gaz, par le système respiratoire.
- on compartimente le milieu intérieur en trois secteurs : intracellulaire,
interstitiel et plasmatique, séparé anatomiquement par des membranes.
Milieu extracellulaire:
20%
Plasmatique:5% Interstitiel:15%
Milieu Intracellulaire:
40%
Ass. Dr Tshimbila kabangu jmv
14
Physiologie humaine
II.2. LES COMPARTIMENTS LIQUIDIENS DE L’ORGANISME
L’eau est le constituant le plus important des êtres vivants, du point de vue
quantitatif.
Chez tous les êtres vivants et surtout les animaux, l’eau constitue la masse la
plus importante de l’organisme. Chez les méduses, elle peut représenter 95% de leur
masse.
Chez l’homme, elle représente plus ou moins 2/3 du poids corporel total soit
50 à 70 % ; ce capital hydrique varie avec l’âge (il est plu important chez le
nourrisson, plus important chez le sujet jeune que chez le vieillard), le sexe (il est
moins grand chez la femme où il est égal la moitié du poids corporel) à cause d’un
panicule adipeux plus développé et d’un adulte à l’autre selon la masse graisseuse
car la graisse contient très peu d’eau . le sujet obèse a donc une fraction d’eau totale
par rapport au poids inférieur à celle d’un autre sujet maigre.
L’eau totale de l’organisme a un rapport plus ou moins constant avec le poids
maigre c’est-à-dire le poids total des tissus sans graisse. Le poids d’eau totale
représente 73% du poids maigre. Ce dernier peut être calculé à partir de la densité
du sujet, celle-ci étant le rapport de son poids dans l’air sur le poids de l’eau
déplacée (ce dernier étant la différence entre ce poids dans l’air moins le poids après
immersion diminué du contenu de l’air contenu dans les poumons). Les sujets
maigres ont une densité de 1,1 tandis que les sujets obèses ont une densité de 0,9.
Les graisses de dépôt sont pratiquement dépourvues d’eau. Ainsi un volume
total d’eau de 44 litres chez un jeune homme de 73kg représente 60% du poids
corporel, si le poids augmente jusqu’à 80kg par accumulation de graisse, l’eau totale
représente alors 55% seulement. Les sujets obèses ont donc un plus léger contenu
en eau. Pour comparer deux sujets, il vaut mieux rapporter les masses liquidiennes
de l’organisme au poids maigre car la teneur en eau est différente que dans les
tissus gras.
Le contenu en eau des différents tissus de l’organisme est différent : 60%
pour la peau, 65% pour le globule rouge, 70% pour le foie, 75% pour le muscle, 80%
pour le rein, 90% pour le plasma et 20% seulement pour le tissu adipeux.
Les divers tissus de l’organisme ne contiennent pas la même masse d’eau :
Les os sont très peu hydratés tandis que le cerveau et les poumons ont une forte
teneur en eau. (Ex. tissu nerveux, substance blanche =70%, substance grise = 85%).
L’eau totale de l’organisme représente 62% du poids corporel chez l’homme, 51%
chez la femme et 65 à 75 % chez le nouveau-né.
Il existe plusieurs méthodes pour calculer le poids maigre.
La valeur normale de base en eau est de 60% du poids plus 10 à 20% chez le petit
enfant et le nouveau-né , plus 10% chez le sujet maigre, plus 5 à 10% chez le
vieillard, moins 10% chez l’obèse banal et la femme.
NB : la masse maigre=l’eau + les tissu (os, muscles).
Les liquides de l’organisme = le sang et le sérum ;
Le sang = les éléments figurés + la plasma (protéines + sérum) ;
Le sérum = l’eau + les ions.
L’eau de l’organisme est repartie en deux compartiments principaux :
a) intracellulaire = 40% de la masse totale,
b) extracellulaire = 20% de la masse totale ; ce dernier est subdivisé lui aussi en
deux compartiments :
- interstitiel = 15% où diffuse l’eau et les substances dissoutes ;
Ass. Dr Tshimbila kabangu jmv
Physiologie humaine
15
-
plasmatique = 5% celui-ci est le compartiment intra-vasculaire qui retient les
éléments du sang et les macromolécules (protides, lipides) il comprend un
liquide circulant drainé par des vaisseaux longs ou veines vers une pompe (le
cœur) d’où il est éjecté à travers des artères.
L’eau extracellulaire représente donc 17% de l’eau totale. Cette répartition varie
avec l’âge : ainsi par exemple :
- un adulte a un total d’eau de 60% avec 20% d’eau extracellulaire et 40%
d’eau intracellulaire ;
- Un enfant de 1 à 10 ans a un total de 65% avec 20 à 25% intracellulaire et 35
à 45 % extracellulaire.
Chez le petit enfant donc, l’eau extracellulaire est plus importante que
l’intracellulaire ; or celle-là est la partie la plus facilement mobilisable comme par
exemple lors de la diarrhée.
Ainsi plus un sujet est jeune, plus il peut perdre une grande quantité de liquide. Voici
à titre d’exemple, la répartition de l’eau chez un homme de 70 kg.
Homme de 70kg
% poids corporel
Valeur absolue (en litres)
Eau totale
73
51
Eau extracellulaire
17
12
Eau plasmatique
4,3
3
Eau interstitielle
12,7
9
Eau intracellulaire
56
39
Composition électrolytique des compartiments liquidiens
PLASMA
Liquide interstitiel Liquide
intracellulaire
A
B
A
B
A
B
147
143
15
14
157
Cation :
Sodium
151,9
142
Potassium
5,4
5
4
4
150
Calcium
5,4
5
2,5
5
2
Magnésium
2,1
2
1
2
27
TOTAL
164,8
154,5
154
197
27
30
27
10
10
117
1
-
154
26
Anions :
Bicarbonate
29
Chlorure
110,2
113
114
Phosphate
2,1
-
2
-
100
Sulfate
1
-
1
-
20
Acides organiques
5,4
-
7,5
-
Protéinate
17,1
14
0
2
TOTAL
164,8
154
154,5
63
74
194
Ass. Dr Tshimbila kabangu jmv
Physiologie humaine
16
A= D’après WEISBERG, en mEq/ Kg d’eau
B= d’après GANONG en mEq/L
- La concentration en protéines du compartiment interstitiel est beaucoup plus
faible que celle du compartiment intravasculaire (et intracellulaire) car les parois
ne les laissent pas diffuser en dehors du compartiment vasculaire :
- Dans les cellules on observe
o une faible concentration en Na+ et une forte concentration en
K+ et en Mg+
o une absence complète de chlorures et une abondance de
phosphates.
- Dans le milieu extracellulaire, les concentrations en Na+ ou en Cl- sont beaucoup
plus élevées que le milieu intracellulaire
- la concentration en Na+, cl-, K+, Hco3- (et glucose) est la même dans le liquide
interstitiel que dans le plasma.
- L’inégalité de répartition des ions Na+ et K+ entre les compartiments extra et
intrant-cellulaires est due à un mécanisme actif situé dans les membranes
cellulaires rejetant le Na+ à l’extérieure de la cellule et maintenant le K + à
l’intérieur de la cellule.
NB : les différences de concentration d’électrolytes totaux s’expliquent :
o dans le plasma et les liquides interstitiels par les pressions
oncotique et hydrostatique ;
o dans la cellule par le grand nombre d’ions bivalents et de
protéines.
Mouvement d’eau entre le plasma et le liquide interstitiel
Une partie est assurée par le mécanisme de Starling : au niveau artériel des
capillaires, la pression hydrostatique est supérieure à la somme de la pression
régnant dans le compartiment interstitiel et de la pression oncotique (ou colloïdoosmotique) des protéines plasmatiques, la différence de pression (+ou – 10 mmHg)
entraîne un mouvement d’eau du compartiment sanguin vers le compartiment
interstitiel.
A l’extrémité veineuse du capillaire, la pression hydrostatique intracapillaire
est diminuée du fait de la perte de charge le long du capillaire, elle est alors
inférieure à la somme des pressions oncotique et interstitielle, l’eau aura tendance à
passer du milieu interstitiel vers le compartiment vasculaire
La pression oncotique ne change pas parce que les parois vasculaires sont
imperméables aux protéines, lorsqu’elle est diminué du fait d’une hypoprotéinémie,
l’entrée de l’eau vers le pole veineux est entravée, d’où les œdèmes
En plus des forces de Starling, les différents constituants du plasma
(exceptées les protéines) et du liquide interstitiel s’échangent très rapidement à
travers l’endothélium capillaire par des phénomènes principalement passifs de
diffusion. Les flux bidirectionnels sont égaux et les flux nets sont nuls pour beaucoup
de constituants (eau, Na+, K+).
Les flux unidirectionnels plasma
liquide interstitiel des substances utilisées par
les cellules comme le glucose sont supérieures à ceux du sens inverse.
Les flux unidirectionnels liquide interstitiel
plasma des produits du catabolisme
cellulaire sont plus grands que ceux s’effectuent en sens inverse. L’eau et le Claccompagnent toujours le Na+.
Ass. Dr Tshimbila kabangu jmv
Physiologie humaine
17
Mouvement d’eau entre les compartiments extracellulaire et intracellulaire
Les membranes cellulaires séparant les compartiments interstitiel et
intracellulaire sont librement perméables à l’eau très peu perméable aux substances
dissoutes responsables des pressions efficaces dans chacun de ces compartiments.
Les mouvements d’eau sont provoqués par des variations de pression osmotique et
se font du compartiment à faible pression osmotique vers celui où cette pression est
plus élevée jusqu’à équilibre de pression entre les deux compartiments, càd jusqu’à
égalisation de pression osmotique entre les compartiments extra et intracellulaire.
Les cellules de l’organisme conservent leur volume lorsque le milieu intérieur
où elles baignent est isotonique par rapport au milieu endocellulaire, elles changent
de volume par transfert d’eau si cet équilibre est rompu. L’effet de la pression
osmotique extracellulaire sur le compartiment intracellulaire dépend du degré de
rigidité de la membrane cellulaire.
Echanges vers l’extérieur
Elles se font par les organes d’entrées : tube digestif et poumons (02) et les organes
de sorties : poumons, rein, foie.
Il existe, dans les cas pathologiques, d’autres sorties :
 Le tube digestif : vomissements, aspiration digestive, diarrhée qui entrainent
une perte d’eau et d’électrolytes.
 La peau : les brûlures sont à la base d’une perte d’eau, d’électrolytes et de
protéines.
Notion de bilan (=balance) hydrique de l’organisme
C’est le rapport entre l’apport hydrique et l’élimination de l’eau de l’organisme. Cette
balance hydrique journalière, selon HUMBURGER, est de 2 à 2,5 L réparties comme
suit :
 les entrées :
- Apport exogène : * Eau de boisson : 1.000 cc/j
*Eau des aliments : 1.000 cc/j
- eau endogène :( métabolisme cellulaire) 300 cc/j
Total 2.300 cc/j
 les sorties :
Elimination urinaire
1400 cc/j ;
Elimination fécale
100 cc/j
Pertes insensible (évaporation cutanée et respiratoire) 800 cc/j
Total
2300 cc /j
Quand les entrées sont égales aux sorties, la balance est équilibrée : on dit que le
bilan est nul. Quand les entrées sont inférieures aux sorties , la balance est
déficitaire , le bilan est dit négatif ; c’est la déshydratation comme cela s’observe
chez les sidérurgistes et les hommes vivant au désert (sujets travaillant ou vivant
dans un climat chaud) et aussi chez les patients empêchés de boire de l’eau. (ex .
Vomissements)
Quand les entrées sont supérieures aux sorties, la balance est excédentaire, le bila
est dit positif, c’est l’hyperhydratation comme cela s’observe chez les néphropathes
(certaines maladies du rein réduisent la diurèse et l’eau s’accumule dans le sang).
Ass. Dr Tshimbila kabangu jmv
18
Physiologie humaine
II.3. HEMOSTASE ET COAGULATION
a) l’hémostase, c’est l’arrêt spontané du saignement par des processus
biologiques : l’oblitération spontanée des brèches vasculaires, c’est un mécanisme
de lutte contre l’hémorragie. Il comprend trois temps :
 Le temps pariétal ou vasculaire : c’est une vasoconstriction (diminution
du calibre des vaisseaux) par des mécanismes réflexes et humoraux.
- Le mécanisme réflexe =réflexe d’axone : l’excitation des terminaisons
sensibles nerveuses se trouvant dans la paroi vasculaire
- Le mécanisme humoral : la lyse thrombocytaire libère une substance
vascoconstictive, la sérotonine (5-OH Tryptamine) ; celle-ci provient de
l’acide aminé tryptophane, et est produite par les mastocytes, cellules
faisant partie du système réticuloendothélial, et emmagasinée dans les
thrombocytes.
 Les temps plaquettaire : c’est l’adhésion des plaquettes sanguines aux
fibres collagènes dénudées de l’endothélium vasculaire et leur agrégation
entre elles, formant ainsi un clou hémostatique appelé caillot blanc qui
empêche le saignement (clou de Hayem)
 Le temps plasmatique
C’est la coagulation proprement dite, c.à.d. la transformation du sang fluide en
une gelée homogène, le caillot.
b) La coagulation sanguine
Le sang sorti des vaisseaux et recueilli sans précautions spéciales dans un
tube d’essai perd sa fluidité au bout de 5 à 6 minutes ; le sang ainsi transformé en
gel solide est dit coagulé. Le caillot est formé d’un réseau de fibres tenant entre ses
mailles les éléments figurés du sang et un liquide jaune citrin : le sérum.
Le sérum : n’est rien d’autres que le plasma sanguin qui a perdu une de ses
protéines constitutives : le fibrinogène. Celui-ci s’est transformé en fibrine solide et
forme le réseau fibreux du caillot. Au bout d’un certain temps, ce réseau se rétracte
et le sérum est exprimé hors du caillot
Le plasma, rapidement séparé des éléments figurés après la sortie des
vaisseaux, coagule exactement comme le sang total et le caillot se rétracte de la
même façon. Le contenu des cellules musculaires ou plasma musculaire se coagule
également spontanément.
L’intérêt de la coagulation du sang est que, étant donné la fluidité du sang, les
vaisseaux, en cas de lésion de ceux-ci pourraient se vider complètement si un caillot
ne survenait pour arrêter l’hémorragie.
Le phénomène principal de la coagulation sanguine est la transformation du
fibrinogène en fibrine solide. En d’autres termes, la coagulation est un mécanisme
complexe biochimique et enzymatique qui abouti à la transformation d’une protéine
soluble le fibrinogène , en une protéine insoluble et solide, la fibrine (qui forme un
réseau appelé le caillot rouge) sous l’effet d’une substance fermentaire : la
thrombine ; celle –ci se trouve pas dans le sang circulant puisque celui-ci ne coagule
pas elle s’y trouve sous forme d’un précurseur :la prothrombine, cette dernière à son
tour doit avoir été activée.
Ass. Dr Tshimbila kabangu jmv
19
Physiologie humaine
Le schéma fondamental de la coagulation peut donc se présenter comme suit :
Précurseur
Thromboplastine (activateur de la prothrombine) (1)
+Ca
+Thrombokinase
Prothrombine
Thrombine
(2)
Fibrinogène
fibrine (3)
Les détails des mécanismes de cette coagulation sont loin d’être fixés et sujets à des
discussions.
CHAPITRE III : PHYSIOLOGIE DIGESTIVE
L’appareil digestif est constitué du tube digestif et des glandes digestives.
*Le tube digestif comprend :
- la bouche,
- le pharynx,
- l’œsophage,
- l’estomac,
- l’intestin grêle, le colon, le rectum.
*Les glandes digestives comprennent :
- les glandes salivaires,
- le foie,
- la vésicule biliaire,
- le pancréas.
L’homme doit se nourrir pour couvrir ses besoins énergétiques, qui sont de
l’ordre de 3000 Cal/24 heures. Cette énergie se trouve dans l’alimentation.
Mais l’organisme ne peut utiliser les aliments tels quels, ils doivent donc subir des
transformations progressives (la digestion), qui vont les réduire en substances
absorbables et utilisables par les cellules : nutriments.
La digestion des aliments débute des leur ingestion, c’est-a-dire des l’instant où ils
pénètrent dans la cavité buccale.
Les organes digestifs exercent deux actions :
- une action mécanique de broyage et brassage ;
- une action chimique, qui correspond à l’hydrolyse par des enzymes des longues
molécules organiques.
Au décours de ce travail complexe, les nutriments obtenus traversent la paroi
du tube digestif, passent dans le sang ou dans la lymphe (l’absorption) et sont
achemines vers le foie ou ils sont inventories et distribues aux multiples cellules de
l’organisme. C’est à l’intérieur de ces cellules que les nutriments, réduits à l’état de
petites molécules, sont utilisés selon les activités métaboliques et les besoins
énergétiques de chaque cellule.
Ass. Dr Tshimbila kabangu jmv
20
Physiologie humaine
De l‘ingestion à la défécation, on distingue ainsi plusieurs phases ou temps
digestifs, qui sont : le temps buccal, pharyngé (déglutition), le temps œsophagien, le
temps gastrique, le temps intestinal (duodénum et intestin grêle), le temps biliaire et
pancréatique, le temps colique et rectal (défécation).
Dans le tube digestif, la progression du contenu digestif est orientée dans un
seul sens : de haut en bas, de la bouche a l’anus. Cette progression est assurée par
un ensemble des phénomènes moteurs dans un synchronisme parfait.
L’enchainement de ces phénomènes est indépendant de la volonté. L’homme ne
contrôle en effet que l’ingestion et l’expulsion. Entre les deux, tout échappe au
contrôle de la volonté. Le transit est autocontrôle grâce a la musculature du tube
digestif et au système nerveux autonome dont le plexus entoure le tube digestif (le
plexus nerveux de Meissner et d’Auerbach).
III.1.LE TEMPS BUCCAL
La bouche, ou cavité buccale, exerce deux fonctions au cours de la digestion :
- une fonction mécanique : la mastication ;
- une fonction chimique liée à l’action de la salive.
Elle exerce également la fonction gustative, qui n’est pas à proprement parler
une fonction digestive.
La mise en commun des fonctions mécanique et chimique a pour but de
constituer un bol alimentaire prêt à être dégluti.
1. LA MASTICATION
C’est le processus de formation du bol alimentaire. C’est un ensemble des
mouvements volontaires des mâchoires, de la langue et des joues qui permet
une dilacération de la nourriture. Elle entraine donc :
a. un ramollissement des contenus des aliments sous forme des fibres musculaires,
fibres collagènes et des tissus végétaux ;
b. une humidification des aliments : la nourriture est mêlée à la salive, d’où
hydratation du bol ;
c. un contact avec les enzymes.
Ce ramollissement est très important car de lui dépendent les phases
suivantes ; les dimensions des fragments alimentaires interviennent quant à la durée
de leur séjour dans l’estomac. Une bonne mastication suppose une denture en bon
état.
Les dents ont une morphologie différente et une fonction adaptée à leur
Morphologie. On distingue :
1. Les incisives : ont une forme en biseau et servent à couper. Leur bord est lisse et
tranchant et les incisives supérieures sont plus larges que les incisives inferieures.
2. Les canines : sont les dents les plus longues. Elles ont une forme de pointe
acérée et servent a déchiqueter.
3. Les prémolaires : servent à écraser et à broyer.
4. Les molaires : assurent la véritable fonction de mastication.
Les mouvements de la mâchoire sont assurés par les muscles masticateurs
qui sont au nombre de quatre :
- le temporal,
- le ptérygoïdien interne ou médian,
- le ptérygoïdien externe ou latéral,
Ass. Dr Tshimbila kabangu jmv
21
Physiologie humaine
- le masséter.
Ces mouvements de la mandibule se font grâce à l’articulation
temporomandibulaire qui permet plusieurs types des mouvements : l’élévation,
l’abaissement, l’antepulsion, la retropulsion, la latéralité et la rotation.
Le centre masticateur se trouve dans le bulbe et dans la protubérance.
2. LA SALIVATION
2.1. Les glandes salivaires
2.1.1. Données anatomiques
Il existe deux types de sécrétion salivaire :
a. Une sécrétion salivaire continue : assurée par une multitude de petites glandes
dites glandes buccales disséminées dans les muqueuses labiale, jugale, linguale et
palatine.
b. Une sécrétion salivaire reflexe : assurée par trois paires de glandes :
1° La glande parotide : la glande salivaire la plus volumineuse se trouvant en avant
de l’oreille, en regard du masséter et de la branche montante du maxillaire inferieur.
Les sécrétions sont déversées dans la cavité buccale par un conduit appelé le canal
de Stenon.
Celui-ci s’ouvre au niveau de la première molaire de l’arcade dentaire supérieure.
C’est une glande séreuse dont le produit de sécrétion est un liquide fluide riche en
substances minérales et en protéines.
2° La glande sous-maxillaire : se loge sous le maxillaire inferieur, plus exactement
dans un espace situé entre le maxillaire et le muscle digastrique. Son canal excréteur
est le canal de Wharton, qui s’ouvre au niveau du plancher buccal sous la langue.
C’est une glande sero-muqueuse.
3° La glande sublinguale : située en dessous du plancher lingual et comporte
plusieurs canaux excréteurs dont le principal est le canal de Bartholin qui s’ouvre au
niveau du plancher buccal au même endroit que le canal de Wharton. C’est une
glande muqueuse dont le produit de sécrétion est un liquide visqueux et filant à
cause de la mucine.
2.1.2. La composition de la salive
Le volume de la salive varie entre 1 et 1,5 litre par jour, soit 1 ml/minute. Au
repos, les glandes parotides produisent 25% de la salive, les s/maxillaires 70% et les
sublinguales 5%. La sécrétion salivaire est faible en dehors des repas, encore plus
faible la nuit et peut augmenter 4 a 8 fois pendant le repas. La salive contient 99%
d’eau et 1% de résidus secs (enzymes, protéines, hormones), son poids spécifique
varie de 1002 à 1012.
2.1.3. Rôles physiologiques de la salive
1° Rôle mécanique : la lubrification et l’humidification de la cavité buccale et des
aliments grâce au mucus qu’elle contient. La salive constitue le lubrifiant naturel le
plus puissant. Ceci favorise la mastication et la déglutition. La salive permet la
dilution des aliments, leur dispersion et un meilleur contact avec les enzymes.
Elle solubilise les aliments, rendant aux molécules alimentaires leur saveur.
2° Rôle digestif : la digestion de l’amidon grâce à l’amylase qui rompt la liaison 1 – 4
glucosidique, le composé final étant le maltose, un disaccharide formé de deux
glucoses.
Ass. Dr Tshimbila kabangu jmv
22
Physiologie humaine
3° Rôle excréteur : par la salive s’éliminent diverses substances minérales ou
métalliques, des bactéries, des virus, ainsi que certains produits de métabolisme
(urée, corps cétoniques…).
4° Rôle phonateur : la salive permet le glissement de la langue et donc une bonne
articulation.
III.2. TEMPS PHARYNGIEN
Le passage du bol alimentaire dans le pharynx ne participe en rien à la
digestion si ce n’est que le pharynx est le lieu de transit obligatoire du bol alimentaire
pour passer de la bouche à l’œsophage.
La déglutition est un mécanisme à la fois volontaire et reflexe. Grace au mécanisme
de déglutition, le bol alimentaire rejoint l’œsophage tandis que les voies aériennes
supérieures sont transitoirement fermées.
Le centre de la déglutition se trouve dans le bulbe rachidien.
III.3. LE TEMPS OESOPHAGIEN
L’œsophage est un tube souple d’une longueur d’environ 30 cm chez l’adulte.
Il transporte le bol alimentaire du pharynx jusqu’à l’estomac.
Sur le plan histologique, l’œsophage possède une structure de base identique
à celle qui existe tout le long du tube digestif. On trouve quatre tuniques superposées
qui sont :
- La muqueuse : est constituée d’un épithélium pavimenteux stratifié en Contact
direct avec la lumière digestive et qui protège l’œsophage contre les aliments trop
irritants.
- La sous-muqueuse : couche conjonctive dans laquelle passent des Vaisseaux
sanguins et lymphatiques dont les branches pénètrent dans la couche sus-jacente et
dans la couche musculeuse sous-jacente. Elle contient également des glandes
sécrétrices de mucus qui s’ouvrent dans la lumière de l’œsophage. Ce mucus
recouvre l’épithélium œsophagien, le lubrifie et facilite ainsi la progression du bol
alimentaire.
- La musculeuse : est constituée de deux couches musculaires, une couche Interne à
fibres circulaires et une couche externe à fibres longitudinales. Cette couche est
constituée de fibres à striation transversales (à innervation végétative) dans le tiers
supérieur de l’œsophage et des fibres lisses dans le tiers inferieur ; le tiers moyen
assure la transition progressive entre les deux. Ces couches musculaires subissent
un épaississement en haut et en bas, déterminant ainsi le sphincter supérieur et le
sphincter inférieur de l’œsophage.
Le sphincter inferieur de l’œsophage s’ouvre à l’arrivée du bol alimentaire et
se ferme après son passage, empêchant ainsi un quelconque reflux. Entre les deux
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23
Physiologie humaine
sphincters, dans la partie moyenne appelée vestibule, la progression du bol
alimentaire se fait grâce aux mouvements péristaltiques de l’œsophage assures par
les fibres musculaires.
Le péristaltisme est un ensemble d’ondes de contraction qui se propagent de
proche en proche et se déplace vers l’extrémité distale. Le contenu du viscère est
ainsi propulsé et atteint chaque fois un segment relâché dont le diamètre est
augmenté. Ceci explique que la déglutition est un phénomène indépendant des lois
de la pesanteur.
III.4.TEMPS GASTRIQUE
Structure anatomique
L’estomac est une grosse poche musculeuse reliant l’œsophage à l’intestin. Il
Comprend trois parties :
- La grosse tubérosité ou fundus,
- Le corps de l’estomac : un réceptacle susceptible de s’accommoder au volume du
bol alimentaire. Il contient des cellules principales et des Cellules pariétales.
- L’antre : partie terminale qui constitue une véritable pompe pour l’évacuation de
l’estomac. Il ne contient ni cellules pariétales ni principales.
Du point de vue histologique, l’estomac comprend quatre couches qui sont de
dedans en dehors :
1. la muqueuse : la surface interne de l’estomac présente un aspect ride expliqué par
de nombreux replis de la muqueuse, ce sont les plis gastriques. Ces plis ont leur
raison d’être puisqu’à mesure que l’estomac se remplit, les plis s’effacent, si bien que
la capacité de l’estomac augmente. La surface gastrique est parsemée des cryptes
profondes et étroites qui sont des invaginations de la muqueuse. Au fond des cryptes
s’abouchent les glandes gastriques qui contiennent trois types de cellules :
- les cellules accessoires : secrétant le mucus ;
- les cellules principales : fabriquant le pepsinogène, précurseur inactif de la pepsine.
La pepsine est une enzyme destinée à détruire les grosses structures protéiques des
aliments en fragments plus petits ;
- les cellules bordantes : secrétant l’acide chlorhydrique (HCl) qui joue un rôle majeur
dans la digestion.
2. la sous-muqueuse : renferment les vaisseaux et le plexus nerveux de Meissner.
3. la musculeuse : est épaisse et constituée de fibres musculaires lisses qui
s’organisent en trois couches :
- une couche interne dont les fibres sont obliques ; elles partent du cardia et se
dirigent vers la zone frontière entre le corps de l’estomac et la portion pylorique ;
- une couche moyenne dont les fibres sont circulaires ; elle subit un épaississement
terminal appelé pylore ;
- une couche externe longitudinale.
Cet équipement musculaire constitue la composante musculaire puissante de
l’estomac qui assure le brassage des aliments et l’injection du contenu gastrique vers
le duodénum. Dans la musculeuse se trouvent aussi les cellules nerveuses formant
le plexus d’Auerbach.
4. La séreuse.
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Physiologie humaine
Fonctions de l’estomac
Dans le processus de digestion, l’estomac assure deux principaux rôles :
a) La digestion mécanique (fonction motrice)
Elle résulte du travail important que réalise la musculature. A l’intérieur de l’estomac,
les aliments sont broyés, malaxés, puissamment brassés et homogénéisés.
b) La digestion chimique
Elle est assurée par l’ensemble des secrétions gastriques appelées suc gastrique.
Cette sécrétion se fait au niveau de la muqueuse gastrique par les cellules
sécrétrices qui sont :
- les cellules pariétales ou cellules bordantes : qui secrètent l’acide
Chlorhydrique ;
- les cellules principales ou cellules peptidiques : qui secrètent le pepsinogène,
précurseur de la pepsine ;
- les cellules mucipares : qui secrètent le mucus et le facteur intrinsèque ;
- les cellules à sécrétion endocrine : qui secrètent deux hormones principales : la
gastrine et la sérotonine.
Composition du suc gastrique :
Le volume est de 15 à 20 ml/Kg/24heures.
Son pH varie entre 0,9 et 1,5.
Sa densité est entre 1008 et 1009.
Il contient 98 à 99% d’eau et 1 à 2% de résidus secs (HCl, Na, K, Cl, Ca, gastrine
facteur intrinsèque, enzymes, mucoprotéines et protéines diverses)
Les phases de la sécrétion gastrique
a) La phase céphalique ou psychologique : c’est une phase reflexe qui aboutit à la
sécrétion du suc gastrique par un mécanisme conditionné ou non conditionné. Elle
commence avant l’arrivé des aliments dans l’estomac. Elle est due :
- au contact des aliments avec la muqueuse buccale et la mastication qui
déclenchent une sécrétion riche en pepsine et en HCl mais de quantité réduite. C’est
le suc de l’appétit.
- A la vue et à l’odeur des aliments.
Cette phase dure 1 a 2 heures et la quantité de suc produite pendant cette phase
représente environ 40% du total. Elle peut être abolie par l’administration de
l’atropine ou par la section du nerf vague.
b) La phase hormonale ou gastrinique:
Le contact des aliments ou de leurs produits de digestion avec la muqueuse
gastrique déclenche la sécrétion par les cellules antrales d’une hormone appelée la
gastrine. Cette hormone comprend 17 acides aminés et son poids moléculaire est de
2000.
c) La phase intestinale :
La présence des aliments dans la première portion de l’intestin grêle entraine la
sécrétion par la muqueuse duodénale d’une hormone appelée entérogastrone. Cette
hormone a comme rôle d’inhiber la sécrétion et la motricité gastriques. Les deux
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25
Physiologie humaine
dernières phases, gastrinique et duodénale, durent tant que l’estomac ne se sera
pas vidé, 6 à 8 heures.
L’absorption gastrique
Il ne se produit aucune absorption alimentaire au niveau de la muqueuse
gastrique, sinon un peu d’eau, des sels et d’alcool. Au sortir de l’estomac, le bol
alimentaire est une bouillie qui contient encore de grosses molécules glucidiques,
protéiques et lipidiques, qui seront dégradées dans les phases suivantes de la
digestion.
Vidange de l’estomac
La bouillie obtenue après digestion mécanique et chimique dans l’estomac est
appelée chyme. La durée du séjour des aliments dans l’estomac varie selon la
consistance des aliments ingérés et la tonicité gastrique.
La fraction liquide est éliminée en premier ; plus les aliments sont solides, plus
ils restent longtemps dans l’estomac. La durée moyenne du séjour du chyme est de
l’ordre de 3 à 4 heures, voire plus dans certains cas. Les contractions péristaltiques
des parois gastriques font progresser le chyme vers pylore normalement fermé. Le
pylore s’ouvre juste avant l’arrivé d’une onde péristaltique, ce qui propulse le chyme
directement dans le duodénum. Au bout de quelques instants, le duodénum émet
des signaux nerveux inhibiteurs qui ralentissement l’activité péristaltique du pylore,
qui se referme. Le chyme reste alors bloqué dans l’estomac jusqu’à ce que le
duodénum puisse en recevoir d’autre.
L’effet inhibiteur du duodénum sur l’ouverture du pylore peut également se
manifester lorsque le chyme est trop acide ou trop riche en substances protéiques ou
lipides : ce phénomène s’appelle cycle entero-gastrique.
III.5.TEMPS PANCREATIQUE ET BILIAIRE
Les secrétions pancréatique et biliaire sont respectivement le suc
pancréatique et la bile. Elles jouent un rôle majeur dans la digestion des glucides,
des lipides et des protéines présents dans le chyme à la sortie de l’estomac.
Les sécrétions pancréatiques
Le pancréas est à la fois une glande endocrine et une glande exocrine ; pour
cette raison elle est appelée glande amphicrine ou mixte. La fonction endocrine est
exercée par les cellules des ilots de Langerhans tandis que la fonction endocrine est
assurée par les cellules pyramidales. Pour la fonction exocrine, le pancréas possède
plusieurs canaux excréteurs : le canal principal de Wirsung et le canal accessoire de
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26
Physiologie humaine
Santorini. Ces canaux débouchent au niveau de la deuxième portion du duodénum
dans l’ampoule de Vater. A ce même niveau débouche également le canal
cholédoque qui apporte les secrétions biliaires dans l’intestin grêle. L’ampoule de
Vater s’ouvre dans le duodénum par le sphincter d’Oddi.
Composition du suc pancréatique: Le pancréas produit environ 2 litres par jour du
suc pancréatique de pH compris entre 8,2 et 8,3 et qui est compose de 98% d’eau et
2% des résidus secs (éléments minéraux, enzymes digestives : trypsine,
chymotrypsine, amylase, maltase, saccharase, lipase, phospholipase, lecithinase,…)
Les sécrétions biliaires
Les cellules hépatiques ou hépatocytes produisent en permanence de petites
quantités de bile, solution aqueuse, un peu épaisse, qui est stockée dans la vésicule
biliaire. Elle constitue avant tout une voie d’élimination des produits qu’elle contient,
de plus elle est indispensable à la digestion des lipides.
Composition de la bile: La bile contient 97,6% d’eau et 2,4% des résidus secs. Ce
résidu comprend du mucus, des pigments biliaires, des sels biliaires, des acides
gras, du cholestérol, de la graisse, de la lécithine et des sels minéraux.
III.6.TEMPS INTESTINAL
6.1. L’intestin grêle
Il s’agit de la partie du tube digestif qui relie l’estomac au colon. C’est un tube de 5m
environ de long qui va du pylore jusqu’à la valvule de Bauhin. Il est constitue de trois
portions :
- la première portion est le duodénum : long de 25cm, il coiffe la tête du pancréas. A
son niveau s’abouchent les canaux excréteurs et des voies biliaires ; c’est donc la
que se déversent le suc pancréatique et la bile. Dans le duodénum deux
phénomènes sont à retenir :
· Le chyme perd son acidité,
· La bile, le suc pancréatique et les enzymes secrétées par la muqueuse Intestinale
digèrent les substances contenues dans le chyme en nutriments assimilables.
- la deuxième portion est le jéjunum qui est la portion la plus longue et qui représente
plus de la moitie de la longueur totale de l’intestin grêle.
- La portion terminale est l’iléon qui représente moins de la moitie de la longueur de
l’intestin.
Le jéjunum et l’iléon décrivent plusieurs angles au nombre de 15 a 16 qui constituent
les anses intestinales.
L’irrigation sanguine est assurée par l’artère mésentérique supérieure. Le
sang est draine par la veine mésentérique supérieure qui va aboutir au niveau de la
veine porte. La circulation lymphatique part des ganglions mésentériques. Ceux-ci
amènent
la lymphe aux ganglions thoraciques qui aboutissent au canal thoracique.
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Physiologie humaine
6.1.1. La fonction motrice
Au niveau de l’intestin grêle, le transit est rapide et dure au moins 4 heures, alors
qu’au niveau du colon il varie de 18 à 24 heures. Ce séjour dépend aussi des
habitudes alimentaires et des habitudes de défécation.
Sortes de mouvements
Quatre types de mouvements sont observes au niveau de l’intestin grêle :
a) Les mouvements segmentaires : sont des contractions annulaires et fixes
séparées de 1 a 2cm qui divisent l’intestin en plusieurs segments courts dilates.
Chacun de ces segments se contractent à son tour en son milieu pendant que les
contractions précédentes disparaissent.
Ils ont pour rôles :
- de sectionner, fractionner, malaxer le bol alimentaire,
- de faciliter l’absorption intestinale.
b) Les mouvements péristaltiques : sont des mouvements rapides et fréquents,
propulsifs, qui se propagent de l’extrémité proximale vers l’extrémité distale. Ces
contractions durent chacune une seconde et leur vitesse est de quelques cm/minute.
Rôle : propulsion du bol alimentaire vers le bas.
c) Les mouvements pendulaires : sont des mouvements latéraux des anses qui sont
dus à des contractions inégales de différentes parties de l’intestin.
Rôle : Faciliter l’absorption intestinale.
d) Les mouvements antipéristaltiques : sont des mouvements qui se propagent de
l’extrémité distale vers l’extrémité proximale et qui se rencontrent surtout au niveau
du duodénum. Ils provoquent le reflux duodénaux-gastrique.
e) Les mouvements des villosités : les villosités sont douées d’une mobilité propre
grâce à la présence des cellules musculaires dans la muqueuse.
6.1.2. La fonction de sécrétion de l’intestin grêle
Entre les villosités intestinales se placent des espaces intervilleux ; ceux-ci se
prolongent pour former des cryptes glandulaires qui s’enfoncent dans la muqueuse.
Les cryptes sont appelées les glandes de Lieberkuhn. Leur paroi est tapissée de
divers types cellulaires :
· Les cellules sécrétrices de mucus qui lubrifie et protège la muqueuse Intestinale ;
· Les cellules indifférenciées destinées à remplacer les cellules des villosités qui
desquament régulièrement ;
· Les cellules à sécrétion hormonale : sécrétine, cholecystokinine ;
· Les cellules de Paneth qui libèrent des enzymes digestives ainsi que des
immunoglobulines.
Dans le duodénum, il existe des glandes spécifiques supplémentaires, les glandes
de Brunner, qui sont des glandes à mucus. Elles sont présentes à l’entrée du
duodénum. Elles secrètent un mucus épais destine à protéger la muqueuse
duodénale contre l’agression du chyme acide qui sort de l’estomac.
6.1.3. La fonction de digestion de l’intestin grêle
L’intestin grêle a pour fonction essentielle d’assurer la phase terminale de la
digestion des aliments et d’absorber ensuite les produits obtenus qui passeront dans
la circulation sanguine pour être acheminés au foie.
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Physiologie humaine
L’iléon ne participe plus à la digestion, Mais il est le site électif de l’absorption de la
vitamine B12.
Le bagage enzymatique de l’intestin grêle est varié, il a pour objectif de rendre
absorbable les substances qui n’ont pas été suffisamment dégradées.
6.1. 4. La fonction d’absorption de l’intestin grêle
C’est la fonction essentielle de l’intestin grêle. L’absorption est le passage des
nutriments de la lumière intestinale vers le liquide interstitiel, à travers la muqueuse
digestive. Cette fonction est dévolue aux cellules épithéliales.
6.2. Le gros intestin (colon)
Le gros intestin ou colon fait suite à l’iléon. Il va de la valvule de Bauhin jusqu’à
l’anus. Sa longueur varie de 1,2 à 1,5m.
6.2.1. Fonction motrice du colon
Le colon peur être animé de quatre types de mouvements :
a) Les contractions segmentaires : il s’agit d’une activité locale non propagée dont le
rôle est de rependre le contenu intestinal sous la muqueuse afin d’en favoriser
l’absorption de l’eau. Ces contractions annulaires entrainent une séparation de la
lumière colique en segments de dimension régulière. Elles se manifestent surtout au
niveau du colon transverse et du colon descendant.
b) Les contractions péristaltiques : ont pour rôle de propulser les matières fécales
vers le rectum.
c) La contraction en masse : est une contraction puissante qui intéresse un segment
étendu du colon dont elle propulse le contenu vers le sigmoïde. Elle intéresse surtout
la moitié du colon transverse et efface toutes les autres contractions.
Chez l’homme, cette contraction survient 2 à 3 fois par jour et son apparition est
favorisée par certains facteurs :
- l’ingestion des aliments : reflexe gastro-colique ;
- les produits irritants du tube digestif : dont les laxatifs ;
- l’activité physique.
d) La contraction antipéristaltique ou retropulsive : se rencontre au niveau du colon
ascendant et ramène le contenu colique en arrière. Ainsi les débris alimentaires
peuvent séjourner plus longtemps au niveau du caecum. Leur accumulation dans
l’appendice est souvent à la base de l’appendicite.
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Physiologie humaine
N.B. : La durée du transit dans le colon est de 18 a 24 heures. Toute durée de
Transit de la bouche à l’anus inferieure à 18 heures et supérieure à 48 heures est
anormale.
6.2.2. Fonction digestive du colon
Le colon est dépourvu des villosités et les secrétions sont essentiellement des
secrétions muqueuses. Le colon ne secrète pas d’enzymes digestives. Plus de 80%
des aliments ingérés ont été digérés et absorbes à la sortie de l’intestin grêle. La
fonction essentielle du colon est donc de concentrer les matières fécales. Pour ce
faire, la paroi colique absorbe la quasi-totalité de l’eau contenue dans le chyme, si
bien que plus les matières fécales demeurent dans le colon, plus elles deviennent
dures. Cela se produit au cours de transit lent ou de défécation tardive.
La plus grande partie d’eau est réabsorbée dans le caecum et le colon droit, pour se
terminer dans le colon gauche.
Par ailleurs, les selles sont enrichies en potassium. Ainsi, au cours de pertes
fécales liquides abondantes, les pertes en potassium peuvent-elles grever
sévèrement le stock potassique. Les matières fécales sont formées de 80% d’eau et
de 20% des résidus secs (cellulose et fibres élastiques, cellules végétales, fibres
musculaires non digérées, les pépins des fruits, les poils, la kératine, les bactéries…)
L’origine de ces microbes (bactéries) est essentiellement exogène par
l’alimentation. Leur prolifération est inhibée par les germes préexistants et par la
production d’anticorps endo-muqueux. Il est bon de noter que le colon participe de
façon indirecte à la digestion, grâce à cette flore bactérienne. Ces bactéries sont des
saprophytes qui sont capables de s’adapter aux variations de régimes alimentaires.
Elles synthétisent une faible quantité des vitamines qui constitue, malgré tout, un
apport non négligeable.
Par un mécanisme de fermentation et de putréfaction, les résidus protidiques
et glucidiques qui n’ont pas été digérés dans l’intestin grêle, sont détruits dans le
colon.
Cette fermentation produit des gaz dans le colon à un débit qui est de l’ordre de 500
ml/jour.
Certains aliments, comme les légumineuses, contiennent des glucides qui
n’ont pas été digérés dans l’intestin grêle. Ils sont alors métabolisés par les bactéries
qui produisent une grande quantité de gaz. Dans son parcours terminal, le colon
adopte une forme de S, il s’agit du colon sigmoïde. Les matières fécales parviennent
formées dans le colon sigmoïde, la selle est alors prête à être évacuée dans
l’ampoule rectale (c’est le temps rectal).
III.7.LE TEMPS RECTAL
Il est le temps de la défécation. Il s’agit de l’évacuation des matières fécales à
l’extérieur. Elle met en jeu des mécanismes neuromusculaires semi-automatiques et
semi volontaires. Les contractions de la musculature circulaire du colon sont
rythmées et plus lentes que celle de l’intestin grêle. Elles acheminent les matières
fécales dans l’ampoule rectale ou le rectum. L’anus est le point de sortie du rectum ;
il est dans les conditions normales, fermé par un sphincter anal interne à motricité
involontaire et un sphincter anal externe à motricité volontaire. Lorsque les parois du
rectum sont brusquement distendues par l’arrivée des matières fécales, le reflexe de
défécation se déclenche et entraine :
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30
Physiologie humaine
- un relâchement du sphincter anal interne ;
- une augmentation du péristaltisme du colon sigmoïde ;
- une contraction du rectum ;
- un relâchement du sphincter anal externe.
La fréquence des défécations est de l’ordre de deux selles par jours, à trois par
semaine ; elle varie suivant les individus et le type d’aliments ingérés.
III.8.LE FOIE
C’est l’organe le plus volumineux de l’organisme. Le foie est un organe vital
qui accomplit un grand nombre des fonctions grâce à son riche équipement
enzymatique.
Le foie constitue également un dépôt sanguin ; il contient normalement plus
ou moins 500 ml de sang qui peuvent passer dans la circulation lorsque la volémie
diminue. La consommation de l’oxygène par le foie est de 60 ml/minute.
Les fonctions hépatiques :
- la fonction biliaire : Le foie produit et excrète la bile dans la vésicule biliaire.
- Les fonctions métaboliques pour les glucides, les lipides, les protéines, les
vitamines, les hormones.
- La fonction antitoxique : C’est la fonction d’épuration ou de détoxication. Le foie
neutralise les substances toxiques endogènes ou exogènes.
- La fonction au niveau du sang :
a. Hématopoïèse : le foie est un organe hématopoïétique dans la vie fœtale. Apres la
naissance, il intervient par ses fonctions de réservoir de fer ou de vitamine B12 et de
la synthèse des protéines.
b. La coagulation sanguine : le foie fabrique plusieurs facteurs de coagulation. Aussi,
le foie produit l’héparine qui est une substance anticoagulante.
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CHAPITRE IV : PHYSIOLOGIE RENALE
IV.1. Généralités
L’appareil urinaire est constitué :
- de deux reins ;
- des bassinets et des deux uretères ;
- de la vessie ;
- de l’urètre.
Les deux reins produisent l’urine ; les bassinets et les uretères la drainent vers
la vessie, où elle s’accumule jusqu’à son évacuation par l’urètre. La partie de
l’appareil urinaire située au-dessus de la vessie est le haut appareil ; la vessie et
l’urètre forment le bas appareil. Bassinets, uretères, vessie et urètre ne sont que des
éléments évacuateurs ; familièrement, on dirait qu’ils sont la tuyauterie de l’appareil
urinaire. La fonction du rein n’est pas uniquement une fonction d’épuration et
d’excrétion. Le rein produit de 1 à 1,5litre d’urine quotidiennement, nécessaire à la
régulation de nombreux paramètres du milieu intérieur (volume, concentration,
composition, pH…). Le rein est avant tout un organe de régulation. Le sang est
drainé par de nombreux vaisseaux qui traversent les reins. Il contient des déchets
divers, non volatils, destinés à être éliminés partiellement ou totalement dans l’urine.
Le plasma est filtré et traité, l’urine est le résultat de ces opérations. Le rein exerce
également une fonction endocrine qui joue un rôle considérable dans la régulation
des métabolismes de l’organisme.
IV.2. STRUCTURE DU REIN
IV.2.1. ETUDE MACROSCOPIQUE DU REIN
a. Morphologie externe et situation
Le poids du rein varie de 150 à 250g ; sa hauteur varie de 10 à 12cm ; sa
largeur est de 6cm et son épaisseur est de 4cm. Les reins sont normalement au
nombre de deux. Ils ont chacun la forme d’un haricot, dont l’axe longitudinal
correspond à peu près à celui du corps ; ils convergent vers l’avant et vers le haut.
On distingue pour chaque rein :
- deux pôles, supérieur et inférieur ;
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32
Physiologie humaine
- deux faces, antérieure et postérieure ;
- un bord latéral convexe qui s’incurve fortement au niveau des pôles ;
- un bord interne où se place le sinus rénal dont l’orifice est le hile rénal.
Par le hile rénal, les vaisseaux, les nerfs et le bassinet (portion dilatée des
canaux excréteurs, intermédiaire entre le rein et l’uretère) pénètrent dans le rein.
La capsule rénale recouvre le rein ; c’est une capsule fibreuse qui adhère au
rein par du tissu conjonctif. Au niveau du hile, elle est solidement fixée au tissu
conjonctif des vaisseaux rénaux. Les reins sont plaqués contre la paroi abdominale
postérieure, de part et d’autre de la colonne vertébrale. Ils sont situés en arrière de la
cavité péritonéale : ce sont des organes rétro-péritonéaux. Ils occupent chacun une
loge, formée par une capsule de tissu fibreux d’une part, et une capsule adipeuse
d’autre part, placée à l’intérieur de la capsule fibreuse.
Le pôle supérieur du rein répond approximativement à la 12 ème vertèbre
dorsale. Le pôle inférieur se place au niveau de la 3ème vertèbre lombaire. Le hile
rénal correspond à la 1ère vertèbre lombaire. Le rein est longé à la jonction de son
tiers supérieur et de son tiers moyen par la 12ème côte. Le tiers supérieur du rein est
recouvert par le diaphragme. Le rein droit est situé plus bas que le rein gauche dans
environ 65% des cas.
b. Morphologie interne du rein
Si l’on pratique une coupe transversale du rein, on voit apparaître deux
éléments :
- une cavité, le sinus rénal dont l’orifice est le hile ;
- un tissu, le parenchyme rénal, constitué de deux zones distinctes : le cortex rénal
en périphérie, la médullaire au centre, bordant le sinus rénal.
Le parenchyme rénal est la partie du rein qui lui permet d’assurer ses
fonctions. En effet, le parenchyme est formé d’une multitude d’unités anatomiques et
fonctionnelles appelées néphrons. Chaque néphron comprend une portion
médullaire et une portion corticale.
La totalité des néphrons constituent le parenchyme rénal, c’est -à-dire le cortex et la
médullaire.
La médullaire est constituée des segments coniques appelés pyramides de
Malpighi. Ces pyramides présentent chacune un sommet, ou papille, qui fait saillie
dans le sinus. Vers chaque sommet converge une striation caractéristique des
pyramides.
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Physiologie humaine
33
Le cortex est large d’environ 1cm, il est situé immédiatement sous la capsule
fibreuse. Il reçoit des stries radiaires provenant de la médulla ; ce stries subdivisent
le cortex en éléments pyramidaux appelés pyramides de Ferrein. Elles sont placées
entre la surface du rein et les pyramides de Malpighi.
Par ailleurs, la substance corticale atteint le sinus du rein et sépare :
- d’une part les pyramides de Malpighi les unes des autres par les colonnes de
Bertin ;
- d’autre part les pyramides de Ferrein par le labyrinthe.
IV.2.2. LES VOIES URINAIRES
Elles comprennent l’ensemble des canaux excréteurs que l’urine emprunte à partir
des reins jusqu’au milieu extérieur ; soit chronologiquement et de haut en bas :
- les calices ;
- le bassinet ;
- l’uretère ;
- la vessie ;
- l’urètre.
IV.2.3. ETUDE MICROSCOPIQUE DU REIN
Afin de bien comprendre la physiologie rénale, il est indispensable d’observer au
microscope le parenchyme rénal. On constate alors que chaque rein est constitué
d’environ 1 à 1,2 millions d’éléments liés les uns aux autres par du tissu conjonctif
riche en vaisseaux sanguins. Chacun de ces éléments est l’unité fonctionnelle du
rein : le néphron.
Structure d’un néphron
Chaque néphron est formé de deux groupes d’éléments :
- un glomérule rénal ou corpuscule de Malpighi ;
- un tube.
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34
Physiologie humaine
a. Le glomérule rénal
Il est constitué d’un peloton de vaisseaux capillaires, les capillaires glomérulaires,
logés dans une capsule sphérique appelée la capsule de Bowman.
La capsule de Bowman peut être comparée à une balle à la paroi fine et souple. Le
peloton vasculaire s’y enfonce comme un poing et l’ensemble des vaisseaux se
retrouvent alors à l’intérieur de la capsule, entourés d’une double paroi :
- une paroi viscérale : qui enveloppe la petite pelote de vaisseaux
- une paroi pariétale.
Entre les deux, on trouve un espace, directement en continuité avec la lumière du
tube qui fait suite au glomérule.
Le sang pénètre à l’intérieur des capillaires glomérulaires par une artériole
glomérulaire afférente et en ressort par une artériole glomérulaire efférente. Les deux
artérioles se placent au même niveau.
On distingue ainsi deux pôles au glomérulaires :
- un pôle vasculaire accaparé par les deux artérioles glomérulaires ;
- un pôle urinaire d’où part le tube contourné proximal (première portion du tube du
néphron), qui récupère dans un premier temps l’urine initiale.
b. Le tube du néphron
Il est divisé en quatre parties :
- le tube contourné proximal ;
- l’anse de Henle ;
- le tube contourné distal ;
- le tube collecteur de Bellini.
*Le tube contourné proximal :
Fait immédiatement suite au glomérule. C’est un tube sinueux d’environ 13mm de
long qui se détache de la capsule de Bowman. Son épithélium est un épithélium
simple, formé de cellules à bordure en brosse, qui augmentent sa capacité de
réabsorption.
*L’anse de Henlé
Est la portion suivante, elle est constituée de deux branches formant une boucle en
épingle à cheveux :
- une branche descendante, qui part du tube contourné proximal et descend
profondément dans la médullaire ;
- une branche ascendante, qui part de la médullaire (où branche descendante et
branche ascendante sont reliées par la boucle) et remonte vers le cortex.
*Le tube contourné distal
Fait suite à l’anse de Henlé. La portion initiale du tube distal s’inscrit entre les deux
artérioles du pôle vasculaire du glomérule ; l’ensemble forme une structure
fonctionnelle appelée appareil juxtaglomérulaire.
*Le tube collecteur de Bellini
Est un tube rectiligne qui traverse en hauteur la pyramide de Malpighi. C’est dans le
tube collecteur que débouche le tube distal. Les tubes collecteurs s’ouvrent dans les
calices.
Ass. Dr Tshimbila kabangu jmv
Physiologie humaine
35
IV.3. LES MECANISMES FONDAMENTAUX DU NEPHRON
C’est dans le néphron qu’est fabriquée l’urine. Nous donnons ici un aperçu
général de la formation de l’urine.
Aperçu général sur la formation de l’urine
La formation de l’urine débute par la filtration du plasma des capillaires vers la
capsule de Bowman : c’est la filtration glomérulaire.
Au cours de cette opération, seules les cellules et les grosses molécules
restent à l’intérieur des capillaires. La solution obtenue immédiatement après la
filtration glomérulaire s’appelle le filtrat glomérulaire. Sa composition est très
proche de celle du plasma, il s’agit de l’urine primitive (ou urine initiale).
Entre la formation de l’urine primitive et l’obtention de l’urine définitive, un
certain nombre de phénomènes se produisent tout le long de portion tubulaire du
néphron.
La composition de l’urine définitive que l’on trouve dans le bassinet est, en
effet, très différente de l’urine initiale au départ du tube contourné proximal. Cette
modification est le résultat de deux processus essentiels :
· La réabsorption tubulaire ;
· La sécrétion tubulaire.
La réabsorption tubulaire correspond au passage de substances de la lumière
tubulaire vers les capillaires péritubulaires.
La sécrétion tubulaire correspond au passage des substances des capillaires
péritubulaires vers la lumière tubulaire.
Lorsqu’on parle de l’excrétion d’une substance, cela signifie qu’elle est présente
dans l’urine définitive.
Formation de l’urine par étape
La formation de l’urine passe par trois étapes fondamentales :
· La filtration glomérulaire ;
· La réabsorption tubulaire ;
· La sécrétion tubulaire.
Toutes les substances excrétées ne subissent pas systématiquement ces trois
phénomènes ; néanmoins, la plupart d’entre elles passent par la filtration
glomérulaire et la réabsorption tubulaire.
IV.4. FONCTION REGULATRICE DU REIN
L’eau, le sodium et le chlore sont les principales substances qui interviennent
dans le maintien de l’équilibre de l’organisme. Le glomérule rénal filtre 180 litres de
plasma par 24 heures qui contiennent 1,5 Kg de chlorure de sodium (NaCl).
A la fin du parcours de l’eau, du sodium et du chlore, depuis le glomérule
Jusqu’au tube collecteur de Bellini, 99% de l’eau, du sodium et du chlore sont
réabsorbés ; autrement dit, 1% est excrété. La régulation de l’excrétion de ces trois
éléments constitue une étape fondamentale et indispensable à leur régulation dans
l’organisme.
Ass. Dr Tshimbila kabangu jmv
36
Physiologie humaine
IV.5. FONCTION ENDOCRINE DU REIN
En plus de leur fonction excrétrice, les reins exercent une fonction endocrine.
Ils sécrètent quatre substances :
- La rénine joue un rôle important dans le maintient de la tension artérielle normale ;
- L’érythropoïétine permet la fabrication des globules rouges ;
- La forme active de la vitamine D intervient dans le métabolisme calcique des os ;
- Les prostaglandines : dérivés des acides gras que l'on retrouve dans presque tous
les tissus de l'organisme humain où ils réalisent des nombreuses fonctions
physiologiques essentielles.
IV.2. LA MICTION
La miction est la vidange de la vessie qui permet l’évacuation de l’urine. Il
existe deux sphincters placés autour d’un segment qui comprend la partie terminale
de la vessie et l’urètre. Ces deux sphincters sont superposés. On distingue :
- Le sphincter urétral interne : constitué des fibres musculaires lisses. Il est placé à la
base de la vessie ;
- Le sphincter urétral externe : constitué des fibres musculaires striées. Il entoure
l’urètre.
Chacun d’eux joue un rôle capital dans le déroulement de la miction. A
mesure que la vessie se remplit d’urine, elle augmente de volume. Jusqu’à un certain
niveau de remplissage, le sphincter urétral interne est contracté, l’orifice vésical est
fermé.
A partir d’un volume de 300 à 350 ml, le reflexe de miction se produit : la
tension vésicale déclenche le besoin d’uriner.
N.B. : La capacité normale de la vessie est de 250 à 300 ml. Cette capacité peut être
portée à 700, voire 800 ml, sous l’effet de la volonté. La capacité maximale que la
vessie peu supporter (dans un contexte pathologique par exemple) est de l’ordre de
1500 à 200 ml.
Chez le nourrisson, il n’existe pas de contrôle volontaire de la miction jusqu’à
l’âge de 15 à 18 mois. Par conséquent, le reflexe de miction se produit et l’enfant
urine spontanément.
Chez le sujet mature, la miction est contrôlable à partir et même au-delà du
seuil de 300 ml, car le sphincter urétral externe est sollicité.
La possibilité de contrôler la miction peut aussi bien être dans le but de retenir
l’urine que dans celui de provoquer la miction. Le reflexe de miction se produit
lorsque le volume est suffisant. Le mécanisme qui en est responsable est le suivant :
il existe dans la paroi vésicale des récepteurs de tension appelés les
tensiorécepteurs. Ils sont à l’origine de fibres nerveuses qui aboutissent dans des
centres médullaires situés dans la moelle lombo-sacrée au niveau de la colonne
végétative.
Lorsque la vessie est suffisamment pleine, les tensiorécepteurs envoient
l’information aux centres médullaires qui répondent par des influx de retour. Ces
derniers provoquent une contraction vésicale telle que la résistance urétrale ne fait
plus obstacle au passage de l’urine : la miction se produit.
Le contrôle volontaire de la miction s’effectue grâce à la présence du sphincter
urétral externe constitué des fibres musculaires striées. Ce sphincter est directement
lié à un grand muscle strié appelé le diaphragme pelvien.
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37
Physiologie humaine
La miction peut être déclenchée volontairement par relâchement du
diaphragme pelvien et donc du sphincter urétral externe. Ce mécanisme ouvre
l’orifice externe de la vessie. A l’inverse, la miction peut être interrompue par
contraction du diaphragme pelvien, qui entraîne la contraction du sphincter urétral
externe. Ce sont des centres cérébraux situés dans le cortex qui expliquent la
possibilité de ce contrôle volontaire.
En cas de lésion de la moelle épinière chez l’adulte, les voies commandant la
motricité volontaire de la vessie peuvent être interrompues. Dans ce cas, la miction
revient au mécanisme réflexe du nourrisson, c’est l’incontinence urinaire.
CHAPITRE V : PHYSIOLOGIE RESPIRATOIRE
L’organisme est considéré comme un système d’échange gazeux ; les tissus
sont le siège d’oxydoréduction : le sang leur dérive les molécules d’oxygène et eux
libèrent à leur tour dans le sang de molécules de dioxyde de carbone.
V.1. Notions anatomiques
L’appareil respiratoire est constitué de : la cage thoracique, du diaphragme, des
voies respiratoires et des poumons.
Les muscles respiratoires se distinguent d’après leur fonction en :
- muscles inspiratoires : le diaphragme, les muscles intercostaux externes, le muscle
sternocléidomastoïdien, les muscles scalènes et le muscle dentelé postéro supérieur.
- muscles expiratoires : les intercostaux internes, le dentelé postéro inférieur, les
muscles abdominaux droit, oblique et transverse qui augmentent la pression
abdominale lors de leur contraction.
Mouvements
La respiration ou ventilation pulmonaire comprend deux phases : l’inspiration,
(inhalation) la période pendant laquelle l’air entre dans les poumons et l’expiration
(exhalation), période pendant laquelle les gaz sortent des poumons. L’inspiration
calme normale est sous l’action des muscles inspiratoires, alors que L’expiration
calme chez l’individu sain est un processus passif qui repose plus sur l’élasticité
naturelle des poumons que sur la contraction musculaire. La cage thoracique
s’abaisse et les poumons se rétractent.
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Physiologie humaine
Au cours de mouvements respiratoires, les deux coupoles diaphragmatiques
sont animés d’un mouvement de va et vient dans le sens vertical : elles s’abaissent à
l’inspiration et s’élèvent à l’expiration ; le diaphragme se contracte à l’inspiration et se
relâche à l’expiration. Pendant la contraction du diaphragme, les muscles de la paroi
abdominale doivent se relâcher pour permettre l’abaissement du centre phrénique
.L’antagoniste du diaphragme est le muscle transverse de l’abdomen qui, par sa
contraction, diminue le volume de la cavité abdominale et augmente la pression intra
abdominale. Ainsi, les mouvements du diaphragme ont de conséquences sur :
- la cage thoracique : l’abaissement du diaphragme augmente le diamètre vertical de
la cage thoracique.
- la respiration : pendant l’inspiration et l’expiration, le déplacement de la coupole
diaphragmatique est de 1 à1.5cm ; mais en respiration profonde, ce déplacement
atteint 7 à 10 cm, assurant plus de la moitié de l’augmentation du volume de la cage
thoracique.
- la cavité abdominale : l’abaissement du diaphragme entraîne la protrusion de la
paroi antérieure .En cas de paralysie du diaphragme, la paroi abdominale reste à
peu près immobile .Si la paralysie est unilatérale, l’hémicoupole paralysée reste
élevée par rapport à l’autre ; elle peut même s’élever au lieu de s’abaisser pendant
l’inspiration forcée : c’est le mouvement paradoxal du diaphragme.
Le rythme respiratoire :
La respiration normale est dite eupnéique ; la tachypnée ou polypnée consiste
en l’augmentation de fréquence (supérieure à 20 par minute) tandis que la
bradypnée est le ralentissement ou la diminution de fréquence (inférieure à 10 par
minute).
La fréquence normale est de 16 à 20 par minute chez l’homme adulte, 14 à 18
par minute chez la femme et 44 par minute chez le nouveau-né.
Les poumons et les voies respiratoires
Les poumons sont deux sacs de tissu souple et élastique qui se trouvent dans
la cage thoracique .Leur poids est de plus ou moins 1kg dont 50% est du sang ,30%
du tissu alvéolisé et 20% de tissu non alvéolisé .Leur unité morphofonctionnelle est
le lobule pulmonaire ; on en compte 3000.
*Le lobule pulmonaire :
- Forme : il a la forme d’un petit pyramide, on dit qu’il est pyramide piriforme
- Dimensions : sa base mesure 1cm et son volume est de 1.5ml
- Structure :
Chaque lobule dépend d’une bronche intralobulaire (=bronchiole lobulaire) qui
est une ramification terminale de la bronche souche (12ème segmentation) ; son
diamètre est de plus ou moins 1mm. A l’intérieur du lobule, la bronche intralobulaire
se ramifie plusieurs fois pour aboutir aux bronchioles terminales (=16ème
segmentation), d’une longueur inférieure à 1mm ; ces dernières se terminent par des
canaux alvéolaires .Ceux-ci contiennent des alvéoles pulmonaires dont le nombre
varie de 200 millions à 600millions selon la taille du sujet. Chaque bronchiole
terminale dessert un acinus pulmonaires, le nombre de ceux-ci est de 30.000 au total
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39
Physiologie humaine
soit 50 à150 par lobule. C’est au niveau des bronchioles, dont la paroi est dépourvue
de cartilage, que le système musculaire est le plus développé.
*Les voies aériennes
Des 23 générations ou subdivisions bronchiques, les 16 premières (de la
bronche souche aux bronchioles terminales, en passant par les broches lobaires, les
bronches segmentaires, etc.)servent à la conduction de gaz et ne participent pas aux
échanges gazeux ;leur volume est estimé à 150ml .
Entre les zones de conduction et les zones d’échange, il existe une zone de
transition constituée de bronchioles respiratoires du 1er ,2ème et 3ème ordre de
plus en plus alvéolisées auxquelles font suite les canaux et les sacs alvéolaires
(zones d’échange).
*Les sacs alvéolaires sont polygonaux et renferment de l’air. La surface
totale des voies aériennes augmente très rapidement de la zone de conduction à la
zone respiratoire tandis que la vitesse diminue de la zone de conduction à la zone
respiratoire. Ce ralentissement de vitesse favorise la diffusion de gaz à travers la
membrane alvéolo-capillaire.
*Trachée ,bronches et bronchioles ont comme fonction la conduction ,le
réchauffement et l’humidification de l’air ,la captation et le rejet de particules
inhalées .L’homme inhale chaque jour 15m3 d’air contenant de polluants gazeux et
de particules en suspension appelées aérosols (suspension de particules solides =
fumées, suspension
des particules liquides =brouillards) de diverses
natures(minérales ,bactérienne ,végétale ,animale,…).ces particules peuvent
adsorber de composés irritants ou carcinogènes et en faciliter ainsi un dépôt dans les
voies aériennes.
Ainsi, seule une très petite fraction des particules les plus petites parvient aux
alvéoles.
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40
Physiologie humaine
Anatomie fonctionnelle du système respiratoire
Les organes du système respiratoire sont le nez et les cavités nasales, le
pharynx, le larynx, la trachée, les bronches et leurs ramifications ainsi que les
poumons, qui contiennent les sacs alvéolaires où s’ouvrent les alvéoles pulmonaires.
Au point de vue fonctionnel, le système respiratoire est constitué d’une zone
de conduction et d’une zone respiratoire.
a) Zone de conduction
Elle comprend toutes les voies respiratoires des conduits relativement rigides
qui acheminent l’air à la zone respiratoire. Les organes de la zone de conduction ont
aussi pour rôle de purifier, d’humidifier et de réchauffer l’air inspiré. Parvenu dans les
poumons, l’air contient beaucoup moins d’agents irritants (poussières, bactéries, etc.)
qu’à son entrée dans le système, et il est comparable à l’air chaud des climats
tropicaux.
b) Zone respiratoire
C’est le siège des échanges gazeux. Elle est composée exclusivement des
structures microscopiques, soit les bronchioles respiratoires, les conduits alvéolaires
et les alvéoles.
V.2. Rôle du système respiratoire
La principale fonction du système respiratoire est de fournir de l’oxygène à
l’organisme et de le débarrasser du gaz carbonique. Cette fonction fait intervenir au
moins quatre processus, qui sous-tendent la respiration :
1° Ventilation pulmonaire : l’air doit circuler dans les poumons afin de renouveler
sans cesse les gaz contenus dans les alvéoles des sacs alvéolaires. Ce processus
est appelé communément ventilation ou respiration
2° Respiration externe : il doit y avoir échange gazeux entre le sang et les cavités
aériennes des poumons, c'est-à-dire diffusion de l’oxygène vers le sang et diffusion
du gaz carbonique vers les cavités aériennes.
3° Transport des gaz respiratoires : l’oxygène et le gaz carbonique doivent être
transportés des poumons aux cellules, et vice versa. Tel est le rôle du système
cardiovasculaire et du sang.
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41
Physiologie humaine
4° Respiration interne : il doit y avoir échange gazeux entre le sang des capillaires
systémiques et les cellules, c'est-à-dire diffusion de l’oxygène vers les cellules et
diffusion du CO2 vers les capillaires.
CHAPITRE VI: PHYSIOLOGIE DE L’APPAREIL CIRCULATOIRE
Trajet du sang dans le cœur
On distingue 2 types de circulation :
- La petite circulation ou circulation pulmonaire ;
- La grande circulation ou circulation systémique.
a) La circulation pulmonaire
Le coté droit du cœur et la pompe de la circulation pulmonaire. Le sang qui
vient de l’organisme, pauvre en oxygène et riche en gaz carbonique (CO2), entre
dans l’oreillette droite puis descend vers le ventricule droit, d’où partent les 2 artères
pulmonaires qui transportent le sang vers les poumons. Dans les poumons, le sang
se débarrasse du gaz carbonique et absorbe de l’oxygène. Il emprunte ensuite les
veines pulmonaires pour retourner au cœur dans l’oreillette gauche. Cette
circulation est unique en son genre, car habituellement les veines transportent un
sang relativement pauvre en oxygène vers le cœur et les artères convoient un sang
riche en oxygène du cœur vers l’ensemble de l’organisme. Dans la circulation
pulmonaire la situation est inversée.
b) La circulation systémique
Le coté gauche du cœur est la pompe de la circulation systémique. A sa sortie
des poumons, le sang fraîchement oxygéné entre dans l’oreillette gauche puis dans
le ventricule gauche, qui l’expulse dans l’aorte. De là, les petites artères
systémiques transportent le sang jusqu’aux tissus, où gaz et nutriments sont
échangés à travers les parois des capillaires : le sang, encore une fois chargé de
gaz carbonique et délesté de son oxygène, retourne au coté droit du cœur par les
veines systémiques ; il entre dans l’oreillette droite par les veines cave supérieure et
inférieure. Ce cycle se répète continuellement.
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42
Physiologie humaine
La révolution cardiaque
Le cœur est sans cesse animé de mouvement vigoureux : le tissu musculaire
formant la paroi des oreillettes et des ventricules se contracte pour éjecter le sang,
puis il se relâche afin que ces cavités se remplissent.
Les termes systoles et diastole désignent respectivement les phases
successives de contraction et de relâchement du muscle cardiaque.
La systole et la diastole auriculaire suivie de la systole et diastole ventriculaire
correspondent à la révolution cardiaque.
Le sang provenant de la circulation s’écoule passivement dans les oreillettes
et par les valves auriculo-ventriculaires ouvertes, vers les ventricules. Les valves de
l’aorte et du tronc pulmonaire sont fermés. Les ventricules se remplissent à environ
70% pendant cette période, et les valvules auriculo-ventriculaires commencent à
monter vers la position fermée. Puis les oreillettes se concentrent et comprime le
sang qu’elles contiennent (30%) en l’éjectant dans les ventricules, ensuite les
oreillettes se relâchent et cette diastole auriculaire se maintient jusqu’à la fin de la
révolution cardiaque.
La diastole ventriculaire s’achève avec la contraction des oreillettes (systole
auriculaire). Commence alors la systole ventriculaire au cours de la quelle les
valvules auriculo-ventriculaires se ferment, les valves de l’aorte et du tronc
pulmonaire s’ouvrent et le sang est expulsé dans l’aorte et le tronc pulmonaire.
Dès que la pression à l’intérieur de l’aorte et du tronc pulmonaire devient
supérieure à la pression de ventricules, le sang contenu dans l’aorte et dans le tronc
pulmonaire commence à refluer vers les ventricules, fermant les valves de l’aorte et
du tronc pulmonaire puis les ventricules se relâchent (diastole).
NB : La fermeture des valvules auriculo-ventriculaires produit le premier bruit du
cœur (B1) et la fermeture des valvules sigmoïdes (aortique et pulmonaire) produit le
deuxième bruit cardiaque (B2).
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CHAPITRE VII : PHYSIOLOGIE DE LA REPRODUCTION
VII.1. APPAREIL GENITAL MASCULIN
L'appareil génital masculin comprend des organes externes (testicules et
pénis) et des glandes internes (prostate et vésicules séminales notamment). Les
testicules élaborent les spermatozoïdes, qui sont conduits par les canaux déférents
jusqu'au canal éjaculateur. Celui-ci se jette dans l'urètre, qui débouche à l'extrémité
du pénis et a, chez l'homme, une double fonction génitale (expulsion du sperme) et
urinaire (miction). Les sécrétions de la prostate et des vésicules séminales forment le
liquide séminal, qui fournit le milieu liquide adéquat à la survie des spermatozoïdes
— liquide séminal et spermatozoïdes formant, ensemble, le sperme.
Le Testicule est une glande mixte, c'est-à-dire à la fois exocrine et endocrine.
- La sécrétion exocrine : sperme et spermatozoïdes élaborés et sécrétés au
niveau des tubes séminifères
- La sécrétion endocrine : androgènes synthétisés par les cellules de Leydig
Thermorégulation testiculaire
Une bonne fonction testiculaire implique le maintien de la glande à une
température constante. Chez l’homme, la température testiculaire est maintenu à 2
ou 3 degrés Celsius en de celle du corps grâce à différents mécanismes
régulateurs :
- Sous l’influence des récepteurs cutanés sensibles au froid et connectés aux
fibres afférentes sensibles des nerfs périnéaux superficiels, le dartos se
contracte et provoque un plissement du scrotum, ce qui réchauffe le testicule
- Le refroidissement est assuré par un double mécanisme vasculaire et scrotal.
En effet l’augmentation de la température provoque une hyperthermie scrotale
par dilatation artériolaire et une hypersudation. L’évaporation de la sueur
provoque une baisse de la température cutanée. L’exercice physique la
position des jambes débout ou couché, les vêtements, influencent de manière
significative la température testiculaire.
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Physiologie humaine
VII.2. APPAREIL GENITAL FEMININ
Fig : organes génitaux internes
Fig: organes génitaux externes
Les organes génitaux internes de la femme comprennent l'utérus, qui s'ouvre
en bas sur le vagin et se continue sur les côtés par les deux trompes de Fallope. Les
ovaires sont placés de chaque côté de l'utérus.
OVAIRE
Structure
Les ovaires sont des glandes génitales, ou gonades, l’équivalent des testicules
masculins. Chez la femme, ils sont au nombre de deux. Ce sont des organes aplatis,
mesurant environ 3,8 cm de long, et situés de part et d’autre de l’utérus, auquel
chacun d’eux est relié par un conduit, l’oviducte, également appelé, chez la femme,
trompe de Fallope (du nom de l’anatomiste qui l’a décrit, Gabriel Fallope). Chaque
ovaire est composé d’une partie périphérique, dite corticale, et d’une partie centrale
d’importance secondaire, dite médullaire.
Fonctionnement
a. ovogenèse
À l’âge adulte, la partie corticale contient un très grand nombre de follicules de taille
variable, chacun renfermant une cellule appelée ovocyte, capable de se transformer
en ovule, qui est le gamète (cellule reproductrice) femelle. À chaque cycle menstruel,
l’un des follicules grossit et subit une maturation qui le transforme en follicule de
Graaf (du nom du médecin hollandais qui les a découverts, Reinier De Graaf, 16411673). Parallèlement, la cellule qu’il contient (ovocyte I) et qui était au repos depuis la
naissance termine sa transformation en ovule, ou ovogenèse (plus précisément en
ovocyte II). Lors de l’ovulation, au milieu du cycle, l’ovule est expulsé dans la trompe
de Fallope. C’est alors que la fécondation (fusion de l’ovule et d’un spermatozoïde)
peut avoir lieu. Si tel n’est pas le cas, la muqueuse de l’utérus, épaissie en vue de la
nidification de l’œuf, est éliminée (voir menstruation).
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Physiologie humaine
b. sécrétion hormonale
L’ovaire sécrète des hormones sexuelles sous le contrôle de l’hypophyse : avant
l’ovulation, le follicule sécrète des œstrogènes. Après l’ovulation, le follicule de Graaf
se transforme en corps jaune, et sécrète des œstrogènes et de la progestérone.
L’ovaire sécrète également des androgènes (testostérone), mais en quantité infime.
Certaines particularités des hormones ovariennes présentent un intérêt clinique : leur
influence sur la température du corps, leur élimination dans les urines sous forme de
dérivés facilement dosables, ou encore leur impact sur les muqueuses de l’appareil
génital sont couramment utilisés pour l’exploration médicale des fonctions
ovariennes.
VII.3. CYCLE MENSTRUELLE NORMALE
Le cycle menstruel est un ensemble des phénomènes physiologiques et hormonaux
se produisant de façon cyclique dans l’appareil reproducteur féminin et se
manifestant par les menstruations (règles).
Chez la femme, le cycle menstruel dure en moyenne vingt-huit jours mais peut, selon
les femmes, être compris entre vingt-quatre et trente-cinq jours, et peut également
être variable chez une même femme. Il apparaît à la puberté et se maintient jusqu’à
la ménopause. La période de la vie pendant laquelle existent les cycles menstruels
correspond à la période de fertilité de la femme.
Les phases du cycle menstruel
Le cycle menstruel comprend deux grandes phases : la phase folliculaire (jusqu'au
14e jour) et la phase lutéale (à partir du 14e jour). Les menstruations, qui marquent la
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46
Physiologie humaine
fin d’un cycle et le début du suivant, surviennent le premier jour de la phase
folliculaire.
a. phase folliculaire
Au début de chaque nouveau cycle menstruel, un follicule ovarien (la structure qui
renferme l’ovocyte) grossit et subit une maturation qui le transforme en follicule de
De Graaf. Parallèlement, l’ovocyte I (au stade ovocyte I) qui était au repos depuis la
naissance termine sa transformation en ovocyte II (c’est l’ovogenèse).
Au 14e jour, fin de la phase folliculaire, l’ovocyte II est expulsé dans la trompe de
Fallope : c’est l’ovulation. Le cheminement de l’ovocyte dure de trois à cinq jours. Sa
durée de vie n'est que de vingt-quatre heures s’il n’y pas fécondation, mais celle des
spermatozoïdes est de trois à quatre jours. C’est donc sur une période de plusieurs
jours que la fécondation est possible. L'ovocyte rejoint l'utérus par l'intermédiaire des
trompes de Fallope. La phase folliculaire se poursuit par la phase lutéale.
Dans la vie d’une femme, en moyenne 400 follicules primordiaux parviendront à
maturité ; les autres dégénèreront.
b. phase lutéale
L'espace auparavant occupé par le follicule se remplit d'un peu de sang, qui, en
quatre à cinq jours, est remplacé par une masse de cellules, le corps jaune — le
terme lutéal vient du latin luteus, « jaune ». Celui-ci sécrète les hormones qui
préparent l'utérus à la réception d'un œuf (ovule fécondé). Si l’ovocyte fusionne avec
un spermatozoïde au cours de sa migration vers l'utérus, il achève sa maturation,
devenant un ovule ; dans le même temps, la fécondation a lieu, et une grossesse
commence. Dans ce cas, le corps jaune se maintient encore. En revanche, si
l’ovocyte n’est pas fécondé, le corps jaune dégénère, pour être remplacé par du tissu
cicatriciel appelé corps blanc.
Contrôle hormonale du cycle menstruel
Le cycle menstruel est contrôlé par des hormones qui stimulent les ovaires qui euxmêmes, en réponse, sécrètent d’autres hormones. Les principales hormones de
contrôle du cycle menstruel sont produites par l’hypophyse antérieure, sous l’action
d’une hormone libérée par l’hypothalamus (la gonadolibérine). Ces hormones
hypophysaires
sont
les
gonadotrophines,
d’une
part
l’hormone
folliculostimulante (FSH), d’autre part l’hormone lutéinisante (LH). Elles agissent sur
les ovaires, entraînant la maturation des follicules ovariens, ainsi que la production
d’œstrogènes.
Pendant les quatorze jours environ que dure la phase folliculaire, l’hypophyse
sécrète de la FSH, qui provoque le développement des tissus ovariens, et de la LH,
qui entraîne la maturation d’un follicule ovarien. Le follicule ovarien qui se développe
sécrète des œstrogènes, dont le taux sanguin, faible en début de cycle, augmente
progressivement. Ces œstrogènes agissent notamment sur la paroi utérine, qui
s’épaissit, ainsi que sur l’hypophyse (rétrocontrôle négatif), afin de maintenir sa
production hormonale à un taux à peu près constant.
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47
Physiologie humaine
Vers le quatorzième jour du cycle, les œstrogènes exercent sur l’hypophyse un
rétrocontrôle inverse, positif — la production hypophysaire d’hormones n’est plus
limitée : la production de LH connaît un pic important ; celle de FSH est également
augmentée, mais le pic est plus faible. Sous l’effet de la LH, le follicule de De Graaf
arrivé à maturité se rompt et libère un ovocyte : c’est l’ovulation. Parallèlement, la LH
provoque le développement du corps jaune, qui sécrète un œstrogène, l’œstradiol, et
de la progestérone.
Pendant toute la phase lutéale, le corps jaune se maintient, et les hormones qu’il
produit, en particulier la progestérone, préparent la paroi utérine à la nidation de
l’œuf fécondé. Elles exercent également un rétrocontrôle négatif sur l’hypophyse,
entraînant la diminution du taux de FSH et de LH. Si la fécondation a lieu,
l’implantation de l’œuf déclenche la libération d’une autre hormone (la
gonadotrophine chorionique humaine), qui assure le maintien du corps jaune. En
revanche, si l’ovocyte ne rencontre pas de spermatozoïde, le corps jaune ne reçoit
pas cette hormone ; vers le 26e jour du cycle, il finit par dégénérer. Le taux sanguin
d’œstradiol et de progestérone chute alors brusquement. En l’absence de ces
hormones, la paroi utérine épaissie ne peut plus se maintenir et se désagrège vers le
28e jour du cycle : ce sont les règles. La chute du taux d’œstradiol et de
progestérone libère également l’hypophyse du rétrocontrôle négatif que ces
hormones exerçaient : la libération de FSH et de LH reprend ; c’est le début d’un
nouveau cycle.
VII.4. LE COMPORTEMENT SEXUEL
a. L’influence hormonale
L’apparition de la libido coïncide avec l’éveil pubertaire. Chez les garçons ;
elle dépend de la testostérone, en l’absence de cellule des Leydig fonctionnelles, la
libido n’apparaît pas. Cependant si, après la puberté, la sécrétion de la testostérone
cesse par castration, il peut persister un attrait sexuel appréciable, par action des
androgènes cortico-surrénaux.
La libido disparaît par contre après destruction de l’antéhypophyse dans les
deux sexes.
L’élévation de la testostérone chez l’homme normal, par administration de
testostérone ou par stimulation du testicule, par la LH ou ICSH, peut exacerber la
libido.
Chez la femme, l’ovariectomie n’a souvent que des conséquences réduites
pour l’appétit sexuel à moins d’être combinée à la surrénalectomie .La libido n’est
pas affectée par la ménopause. L’administration des androgènes à la femme
accentue la libido.
La progestérone déprime la libido dans les deux sexes, l’ oestradiol exerce
chez l’homme le même effet.
La libido de l’homme n’est pas sujette à des fluctuations, alors que pour la
femme, il semble y avoir un maximum pré ovulatoire coïncidant avec le pic de
l’œstradiolémie et de la testosteronémie.
Il n’y a pas dans l’espèce humaine aucun équivalent de l’oestrus (ou chaleur)
en dehors duquel chez la plupart des mammifères, la femelle refuse le mâle.
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b. Apprentissage, contexte psychosocial
Chez l’enfant, certains éléments du comportement peuvent être définitivement
arrêté des l’age de 2-3 ans .L’éducation joue ici un rôle capital, le sexe étant avant
tout psychologique .Un garçon élevé comme une fille durant la première enfance,
risque de garder un comportement féminin sa vie durant .L’impuissance (chez
l’homme), la frigidité (chez la femme) ont presque toujours des fondements
psychologiques.
Chez l’enfant, la sexualité a d’abord un siège oral puis anal. A l’adolescence,
apparaît la conscience de l’existence de deux sexes : il y aura d’abord une phase
d’auto sexualité puis d’allo sexualité tournée vers le même sexe avant d’atteindre la
maturité dans l’hétérosexualité.
Chez l’homme, on sait le rôle de l’état de nutrition, de la santé, de la fatigue et
du degré de civilisation.
c. La copulation
Les différentes phases du rapport sexuel eupareunique ont été définies et
décrites par Master et Johnson.
On distingue 4 Phases :
- la première phase, d’excitation correspond à l’éveil de la pulsion
sexuelle, à la mise en place du processus physiologique de
l’eupareunique.
- La seconde phase dite en plateau correspond à la période de
sommation des stimuli nécessaire au déclenchement irrépressible de
la phase suivante
- La phase orgasmique de durée brève est caractérisée par la diffusion
gratifiante des sensations sexuelles et des phénomènes
physiologiques contingents.
- La phase de résolution (ou détumescence), correspond au retour du
statu-quo antérieur.
Les deux premières phases sont de durée variable premières phases
sont de durée variable, très courte chez l’homme que chez la femme. Immédiatement
après la 4e phase, la femme est capable d’un nouvel orgasme, au contraire de
l’homme qui doit passer par une période réfractaire, dont la durée est très variable.
Chez la femme, l’orgasme peut encore peut être prolongé.
L’orgasme, indispensable à la fécondation lorsqu’il s’agit de l’homme, a
une signification biologique imprécise dans le cas de la femme.
CHAPITRE VIII : LE SYSTEME ENDOCRINIEN
Le système endocrinien représente l'ensemble des organes et des tissus qui
produisent des hormones. Celles-ci sont des substances actives transportées par le
sang jusqu'à leurs organes cibles. Elles régulent de nombreuses fonctions, telles que
la croissance, le métabolisme du sucre, le cycle reproducteur, le maintien du milieu
intérieur (homéostasie), jouent un rôle dans le comportement émotionnel, etc.
Nous pouvons citer: l’hypophyse, la thyroïde et les parathyroïdes, les glandes
surrénales, le pancréas, l’ovaire, le testicule.
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