Histologie et embryologie de l`appareil digestif supérieur

HISTOLOGIE ET EMBRYOLOGIE DE L’APPAREIL DIGESTIF SUPERIEUR

I. Généralités L’appareil digestif participe à l’homéostasie de l’organisme c'est-à-dire au maintien au niveau normal des différentes constantes physiologiques de l’organisme. Son rôle est l’extraction des substances nutritives de l’alimentation. La musculeuse du tube digestif joue un rôle important dans la progression du bol alimentaire. La paroi du tube digestif comporte :  Des glandes digestives microscopiques.  Des glandes digestives macroscopiques :  Les glandes salivaires.  Le foie.  Le pancréas.

II. Embryologie de l’appareil digestif supérieur A. Généralités L'appareil digestif provient de l'intestin primitif, en tout cas pour des éléments de sa paroi. Ainsi l'entoblaste est à l'origine de l'ensemble des épithéliums que l'on va trouver le long du tube digestif mais aussi des glandes macroscopiques. Le tube digestif primitif dérive de la partie dorsale de la vésicule vitelline secondaire. Il sera à l’origine de la totalité de l’appareil digestif et de l’appareil respiratoire.

1. Origines L’entoblaste sera à l’origine des épithéliums de revêtement et glandulaires (qu’on trouve tout le long du tube digestif). La splanchnopleure intra embryonnaire sera à l’origine des autres éléments de la paroi. Les crêtes neurales seront à l’origine du système nerveux intrinsèque. La partie supérieure de l’appareil digestif provient de l’intestin antérieur.

Noémie VAUCHER Kevin CHEVALIER

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La maladie de Hirschprung consiste en un déficit des cellules qui proviennent des crêtes neurales : les dernières parties du tube digestif ne sont pas innervées, les muscles se contractent en permanence car ils ne sont pas modulés par les cellules nerveuses ce qui empêche toute progression du bol alimentaire. Il n’y a donc pas de méconium. Le traitement sera chirurgical, on retirera le fragment d’intestin non innervé.

2. Liquide amniotique et méconium Dès la 10ème semaine le fœtus déglutit le liquide amniotique. A partir de la 22ème semaine (seuil de viabilité du fœtus) l’ensemble des structures digestives sont en place. Néanmoins, certaines fonctions de sécrétion (pancréas, foie) sont immatures à la naissance. L’absorption des substances nutritives du liquide amniotique se fait par la muqueuse intestinale. Les cellules dégluties et le mucus s’accumulent pour former le méconium dans l’ampoule rectale. Le méconium constituera les premières selles qui seront émises dans les heures qui suivent la naissance.

B. Formation de l'intestin primitif 1. Rappels

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Au stade de la 3ème semaine, la gouttière neurale s’est mise en place et donnera le tube neural primitif. Le mésoblaste intra-embryonnaire est divisé en plusieurs parties para-axiales qui sont à l’origine des somites. Le mésoblaste latéral s’est creusé. Le cœlome externe divise le mésoblaste en 2 parties :  La somatopleure intra embryonnaire  La splanchnopleure intra embryonnaire (à l’origine de la paroi du tube digestif). La partie dorsale de la vésicule vitelline secondaire s’incorpore et est à l’origine du tube digestif, relié par le canal vitellin à la vésicule ombilicale.

2. Mise en place de l’intestin primitif lors de la délimitation

Elle se produit au cours de la 4ème semaine. Une internalisation de la partie dorsale de la vésicule vitelline secondaire va donner le tube digestif primitif. Il est relié à la vésicule ombilicale par le canal vitellin.

Les extrémités du tube digestif primitif sont fermées par les membranes pharyngiennes et cloacales. La membrane pharyngienne (à la ligne d’implantation des dents) se résorbe à la 4ème semaine (communication avec la cavité amniotique). La membrane cloacale se cloisonnera et se divisera en membrane urogénitale et anale. Cette dernière se résorbe à la 10ème semaine. (Chez les oiseaux, ce cloisonnement n’existe pas.) On a une verticalisation des membranes qui passent en arrière de la bouche. On a une bascule, une plicature.

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C. Différenciation 1. Caractéristiques On va aboutir à différents segments grâce à des mécanismes de prolifération, de différenciation, de maturation des épithéliums et de modification de la muqueuse spécifiques à chaque segment. Ceci sera possible grâce au gradient d’expression des gènes Hox qui sont des gènes de développement qui se succèdent de manière régulière dans la chromatine. On aura une mise en place de villosités sur toute la longueur (9-10ème semaines) puis une résorption dans certaines régions. L’absorption est mise en place dès la 12ème semaine.

2. Gènes Hox et morphogenèse du tube digestif a. Généralités Ils codent pour des facteurs de transcription HOX qui vont permettre à certains gènes de s’exprimer ou pas. Ils ont un rôle essentiel dans la détermination de l’identité régionale de l’embryon. On a une expression différentielle selon un profil spatio-temporel précis. Ils contrôlent la formation de structures spécifiques régionales en modulant l’expression de gènes cibles de différenciation. Ces derniers contrôlent à leur tour les évènements morphogénétiques pour modeler l’embryon.

Dans la Drosophile, 8 gènes homéotiques sont organisés en 2 complexes adjacents : antennapedia et bithorax (liés à des malformations).

b. Organisation On a une colinéarité entre la position relative de chaque gène au sein de ces complexes et les segments dont ils contrôlent l’identité le long de l’axe antéro-postérieur (ventro-dorsal). La façon dont les gènes sont répartis est identique à la façon dont ils s’expriment sur l’axe antéropostérieur, ce qui permet de définir des segments particuliers à chaque fois. Ce phénomène permet d’expliquer certaines malformations. Chez l’humain comme dans la souris, 39 gènes Hox sont regroupés en 4 complexes (Hox A, B, C et D). Les différents gènes Hox sont classés en 13 groupes paralogues (A1 à A13, B1 à B13, etc…)

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La partie supérieure du corps est toujours en avant (antérieur=crânial, postérieur=caudal). On a une régulation spatiotemporelle de chaque gène Hox. On a une colinéarité entre l’organisation chromosomique et le profil d’expression. Ceci n’est pas limité à la colonne vertébrale et aux membres mais est également valable pour le tube digestif.

c. Exemples HoxC4  œsophage

Invalidation : malformation de la couche musculaire

HoxA5  estomac, intestin et côlon Invalidation : perturbe la différenciation, la prolifération et l’apoptose au niveau de l’épithélium gastrique et du colon proximal

D. Musculeuse et innervation Les léiomyocytes (cellules musculaires lisses nécessaires à la progression du bol alimentaire le long du tube digestif) de la musculeuse se différencient et se développent à partir de cellules mésenchymateuses de la splanchnopleure qui entourent l’entoblaste. Cela se fait selon un gradient crânio-caudal du à l'interaction entre l’épithélium et le mésenchyme. Les léiomyocytes se mêlent aux fibres musculaires striées squelettiques aux extrémités du tube digestif (sphincter). La migration des cellules des crêtes neurales se fait elle aussi selon un gradient céphalo-caudal. La couche circulaire interne est la première à se mettre en place (9ème semaine). La couche longitudinale se met en place en fin de 9ème semaine. La mise en place se fait par appositions cellulaires successives jusqu'à la couche musculaire muqueuse (qui sépare la muqueuse de la sous muqueuse) qui se met en place en dernier.

Dans le mésenchyme (splanchnopleure intra embryonnaire), les cellules musculaires lisses se développent et se différencient.

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E. Les trois segments de l’intestin primitif

On a :  L'intestin antérieur qui va de la membrane pharyngienne à l’ébauche hépatique. Il est divisé en une partie crâniale (intestin pharyngien) et caudale (œsophage, estomac, ébauche hépatique et pancréatique) par l’ébauche respiratoire (futurs trachée et arbre bronchique).  L'intestin moyen qui va de après le bourgeon hépatique jusqu’à la jonction 2/3 proximal-1/3 distal du futur côlon transverse (mésentérique supérieur).  L'intestin postérieur qui va de cette jonction à la membrane cloacale.

F. Dérivés de l’intestin antérieur L’intestin pharyngien va donner l’appareil branchial. La portion caudale va donner l’œsophage, l’estomac, le duodénum, le foie, les voies biliaires et le pancréas. La langue se met en place à partir de 5 ébauches qui s’associent :    

Le tuberculum impar Les renflements linguaux latéraux de part et d’autre La copula Le renflement épiglottique

Ces 5 parties se combinent pour former la pointe de la langue séparée par le V lingual de la base de la langue. Noémie VAUCHER Kevin CHEVALIER

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1. L'œsophage Il se met en place au cours de la 4ème semaine à partir du diverticule respiratoire. Il s’allonge avec la formation du cou, des poumons et la migration du cœur au moment de la délimitation. L’épithélium prismatique cilié devient un épithélium malpighien non kératinisé vers la 20ème semaine.

2. L'estomac Il se met en place au cours de la 5ème semaine. Il provient de la dilatation de l’intestin. Il est relié à la paroi postérieure par le mésogastre dorsal sous diaphragmatique. Les faces droite et gauche deviendront les faces postérieure et antérieure par une rotation de 90° par rapport à l’axe longitudinal. La face droite devient postérieure et la face gauche devient antérieure. On a la formation de l’arrière cavité des épiploons.

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On a une intervention de facteurs de croissance tels que l’EGF présent dans le liquide amniotique et TGFalpha sécrété par les cellules entoblastiques.

3. Le duodénum Sa première portion constitue la partie terminale de l’intestin antérieur. On a une fusion de son mésentère postérieur avec le péritoine pariétal postérieur, expliquant que le pancréas se retrouve en position rétro-péritonéale.

4. Anomalies congénitales Elles sont souvent décelables in utero par l’examen échographique. Parfois, on aura des signes d’appel tel que l’hydramnios : le fœtus ne peut plus avaler le liquide amniotique à cause d’une zone collabée ou rétrécie. Le liquide amniotique s’accumule alors dans une cavité. Il existe des anomalies du transit en période néonatale conduisant à des vomissements. (1 cas sur 1000 naissance). Ces anomalies peuvent être isolées ou associées à d’autres malformations, dans ce cas là elle s’inscrit dans un syndrome poly-malformatif et peut engager le pronostic vital.

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5. Anomalies de l'intestin antérieur a. Atrésie de l’œsophage

L'œsophage est d'origine entoblastique comme l’appareil respiratoire. Le Type III est le plus courant (90% de ces malformations)

b. Sténose du pylore Cette anomalie concerne 1 à 3% des naissances. Le sex-ratio est de 5 garçons pour une fille. On a un épaississement de la couche musculaire interne, entraînant une sténose du pylore. On aura des nouveau-nés victimes de vomissements.

c. Atrésie de la vésicule et des voies biliaires

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III. Histologie de l’appareil digestif supérieur A. Généralités

La paroi du tube digestif présente un caractère commun depuis l’œsophage jusqu’au rectum. On a quatre tuniques concentriques de l’intérieur (lumière du tube) vers l’extérieur :  La muqueuse constituée d'un épithélium de revêtement qui repose sur du tissu conjonctif reposant lui-même sur du muscle lisse.  La sous muqueuse constituée de tissu conjonctif lâche. On y trouve des glandes, de la vascularisation  La musculeuse constituée de muscle lisse divisé en 2 couches :  La couche circulaire interne qui réduit la lumière  La couche longitudinale externe qui a tendance à raccourcir le tube digestif. Les ondes de contractions produites par ces deux couches musculaires permettent la progression du bol alimentaire dans le tube digestif. Au deux extrémités du tube, on retrouve des muscles striés squelettiques.

 La séreuse pour tout ce qui est sous diaphragmatique, constituée de tissu conjonctif et de mésothélium. Ou l'adventice, constitué uniquement de tissu conjonctif au niveau de l'œsophage. (Ainsi, un cancer de l’œsophage s’étend de manière beaucoup plus rapide car il n'est pas délimité par une séreuse) Les cellules nerveuses sont connectées au système nerveux végétatif qui va servir à moduler le fonctionnement du tube digestif. Par contre celui-ci peut fonctionner tout seul car il présente énormément de cellules nerveuses intrinsèques. Noémie VAUCHER Kevin CHEVALIER

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B. Portion sus-diaphragmatique 1. La bouche La face antérieure des lèvres est constituée d'une peau riche en appareils pilosébacés adhérant au muscle orbiculaire (muscle strié squelettique) La face postérieure présente une muqueuse buccale Le bord libre (zone de transition entre les deux faces) se caractérise par la disparition de la kératinisation. On aura donc un épithélium Malpighien non kératinisé présentant une grande richesse de la vascularisation (d'où la rougeur de lèvres).

2. La cavité buccale Elle est constituée de la face postérieure des lèvres en avant, des joues, du palais, du plancher de la bouche et de l'oropharynx en arrière La muqueuse buccale est un épithélium Malpighien non kératinisé qui repose sur un tissu conjonctif. Le chorion (tissu conjonctif d'une muqueuse) est bien vascularisé. Il est attaché au périoste (palais et gencives) et présente ou non des glandes (muqueuse gingivale) selon les régions.

a. La langue : généralités

C’est une masse musculaire striée revêtue par la muqueuse linguale. En arrière on a la base de la langue, zone d’implantation sur le plancher. En avant on a la pointe de la langue, portion mobile dans toutes les directions. A la face dorsale on a le V lingual ouvert en avant et qui sépare la base de la pointe.

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b. Les papilles En avant du V lingual, on a des reliefs de la muqueuse, les papilles avec :  Les papilles filiformes qui peuvent être à l'origine d'un état saburral qui se manifeste par une langue blanche chargée, du à un arrêt de la desquamation de la langue. Ces papilles sont constituées d'un épithélium malpighien non kératinisé. Ce sont les papilles les plus nombreuses.  Les papilles fungiformes. Il en existe 100 à 150 entre les précédentes. Elles présentent des bourgeons du goût sur la paroi latérale  Les papilles caliciformes. Il en existe une douzaine, dessinant le V lingual. Elles se constituent en sillons d'1,5 à 2 mm qui contiennent des bourgeons du goût qui sont reliés à des fibres nerveuses. Ces bourgeons seront régulièrement nettoyés par des glandes muqueuses pures de Weber au niveau de la pointe de la langue pour éviter l'accumulation des aliments dans les papilles caliciformes. Ces sillons présentent des muscles lisses.

c. La face inférieure de la langue et plancher buccale En arrière de la langue l’épithélium Malpighien non kératinisé est déformé par les nodules lymphoïdes des amygdales linguales formant des cryptes. La face inférieure de la langue est déformée par les vaisseaux sanguins. Le plancher buccale contient les glandes salivaires sublinguales et sous-maxillaires présentant une muqueuse fine. Ce sont des glandes mixtes dans le chorion. Le reste de la cavité est tapissé entièrement par une muqueuse avec des glandes mixtes (séreuses et muqueuses) jugales et palatines.

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d. Les dents Elles comportent trois portions :  La couronne (ivoire revêtu d’émail)  La racine (ivoire ou dentine revêtue de cément contenant la chambre pulpaire)  Le collet (gencive entourant la dent à ce niveau) Elles sont situées dans l’alvéole dentaire entourée du périodonte. On a 32 dents chez l’adulte (8 incisives, 4 canines, 10 (8) molaires) et 20 chez l’enfant.

e. Les glandes salivaires On retrouve deux types de glandes :  Les glandes microscopiques présentent partout dans la cavité buccale  Les glandes macroscopiques :

Parotide

Sous-maxillaire

Sublinguale

Généralités

La plus volumineuse des 3. Son inflammation donne les oreillons.

Localisation

Elle situe entre la branche montante de la mandibule, l’apophyse mastoïde et le muscle sterno-cléidomastoïdien.

En dedans de la mandibule au niveau du plancher de la cavité buccale

Dans le plancher de la cavité buccale

Séreuse pure

Séro-muqueuse

Séro-muqueuse

Canal de Sténon

Canal de Wharton

Canaux individuels de Walther

Sécrétion Canal Type de glande

Glande exocrine, lobulée, Glande exocrine, lobulée, tubulo- Glande exocrine, lobulée, tubuloacineuse, séreuse pure (apporte acineuse, séro-muqueuse à acineuse, séro-muqueuse à les enzymes pour la digestion). prédominance séreuse. prédominance muqueuse

Ces glandes sont composées :  D'une partie sécrétrice : acini ou tubulo-acini de forme ± sphérique ou aplatie (forme de grains de raisins)  D'une partie excrétrice formée de canaux (tiges de la grappe de raisins)

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f. Physiologie de la cavité buccale Elle sert au broyage des aliments. La salive est issue de la production de toutes les glandes de la muqueuse et des glandes salivaires parotides, sublinguales et sous-maxillaires. On en produit 1,5 l/j, son pH est de 6,35. Elle contient quelques enzymes (une enzyme modifie l’amidon : expérience du pain qui devient sucré). Il existe un rôle mécanique de l’insalivation (préparation à la déglutition).

3. le pharynx a. Naso-pharynx Il est constitué d'un épithélium cylindrique stratifié (épithélium de type respiratoire). Il appartient aux voies aériennes supérieures.

b. Oro-pharynx Il est constitué d'un épithélium malpighien non kératinisé comme la cavité buccale. Dans le chorion on a de nombreuses glandes mixtes à prédominance muqueuse et en profondeur de nombreuses formations lymphoïdes avec principalement les amygdales pharyngiennes et tubaires (cercle amygdalien de Waldeyer : zone de défense assurée par une concentration de tissu lymphoïde). C'est le carrefour des voies aériennes et digestives (risque de fausses routes).

4. L'œsophage Il mesure 25 cm chez l’homme adulte. Il est situé entre le cartilage cricoïde et l’estomac. Il se situe dans le médiastin postérieur. Il est aplati d’avant en arrière, sa lumière est virtuelle quand il n’y a pas d’aliments à l’intérieur. Il présente une dilatation jusqu’à 2 cm. Il présente quatre rétrécissements qui se succèdent: cricoïde, aortique (crosse), bronchique (bronche souche gauche) et diaphragmatique. Il traverse le diaphragme dans sa dernière partie.

a. Muqueuse Elle est constituée d'un épithélium malpighien non kératinisé totalement lisse. Le chorion est un tissu conjonctif lâche avec quelques glandes muqueuses pures aux deux extrémités et quelques nodules lymphoïdes autour des canaux excréteurs des glandes de la sous-muqueuse La musculaire muqueuse s’épaissit progressivement (2 mm à la partie terminale). Elle est d'orientation longitudinale.

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b. Sous-muqueuse Elle est constituée d'un tissu conjonctif lâche riche en fibres élastiques et en glandes œsophagiennes tubulo-acineuses mixtes séro-muqueuses à prédominance muqueuse.

c. Musculeuse Elle est à caractère volontaire et involontaire lors de la déglutition, ainsi :  Le tiers supérieur est constitué de muscle strié squelettique  Le tiers inférieur de muscle lisse  Le tiers moyen d'un mélange des deux.

d. Adventice C'est un tissu fibro-adipeux permettant les déformations lors de la déglutition.

B. Portion sous-diaphragmatique 1. Estomac C’est une poche dans laquelle s’accumulent les aliments pendant 3 à 4 heures. Ces derniers sont transformés progressivement en chyme.

a. Muqueuse cardiale : 1ers cm gastriques, à la jonction oeso-gastrique Elle est constituée de cryptes (replis de l’épithélium de revêtement) peu profondes et étroites revêtues d’épithélium gastrique (cellules à pôle muqueux fermé). Les noyaux de ces cellules sont ovalaires et perpendiculaires à la basale. En dessous on a des glandes tubuleuses contournées muqueuses pures. Les noyaux ovalaires deviennent parallèles à la basale Encore en dessous on a une couche lymphoïde discontinue. Puis une musculaire muqueuse en 2 couches.

b. Muqueuse fundique : responsable de la sécrétion de HCl Les cryptes sont sensiblement identiques à celles du cardia (épithélium gastrique).

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En dessous on a des glandes tubuleuses droites rectilignes, régulières, tassées les unes contre les autres et séparées d’un fin chorion. Leur diamètre est de 50 microns, leur longueur de 0,7 mm. Leur lumière est non visible en microscopie optique. La couche lymphoïde et musculaire muqueuse sont identiques à la muqueuse cardiale.

Les glandes fundiques sont constituées de 4 variétés cellulaires :  Les cellules principales du col qui sont situées au niveau du collet qui est la zone germinative (turn-over, mitoses pour remplacer les cellules mortes qui se sont détachées) des deux épithéliums.  Les cellules principales du corps (à pepsine qui joue un rôle dans la transformation des aliments en chyme) qui limitent la lumière. Elles présentent :  Un noyau sphérique para-basal  Un cytoplasme contenant du REG, du Golgi, des mitochondries (4% du volume cellulaire) et grains de zymogène (pepsine).  Les cellules bordantes. Ce sont des cellules piriformes présentant :  Une extrémité effilée entre les cellules principales vers la lumière  Une portion dilatée débordant sur le plan basal des cellules principales (la basale suit la déformation périphérique des glandes).  Des canalicules intracytoplasmiques avec microvillosités mis en évidence au MO. Ces cellules présentent une grande richesse en mitochondries (40% et sécrètent l'HCL.

 Les cellules argentaffines (cellules neuro-endocrines qui font parti du système APUD).

c. Muqueuse pylorique Elle présente des cryptes très larges et profondes (épithélium gastrique). Les cellules présentent des noyaux ovalaires perpendiculaires à la basale. On a ensuite des glandes tubuleuses contournées, muqueuses pures, avec une lumière large. Les noyaux ovalaires sont parallèles à la basale. Puis on a une couche lymphoïde et musculaire muqueuse sans particularités.

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d. Sous muqueuse gastrique Elle est constituée de tissu conjonctif lâche relativement riche en fibres élastiques, richement vascularisée et innervée (plexus de Meissner qui stimulent les glandes).

e. Musculeuse gastrique On a une couche circulaire interne, et une couche longitudinale externe.

f. Séreuse gastrique Elle est constituée d'un tissu conjonctif et d'un mésothélium.

D. Histophysiologie 1. Activité mécanique L'estomac a un rôle dans le mélanges aliments avec la pepsine, l’HCl de l’estomac et sécrétions gastriques. Au début le pylore fermé (communication avec le duodénum). On a alors des ondes de contraction de la musculeuse toutes les 20 secondes pour malaxer les aliments (de toutes petites quantités de chyme passent progressivement). Les aliments sont piégés dans l’estomac pendant 3 à 4h. Quand cette phase est terminée on a l'ouverture du pylore et des contractions plus fortes éjectent le chyme dans le duodénum.

2. Activité chimique Quant l'estomac est à jeun on a un pH très bas entraînant une sécrétion de somatostatine par les cellules D qui inhibent la libération de gastrine par les cellules G. Lors du remplissage de l'estomac, on a une augmentation du pH qui va inactiver les cellules D. Ainsi, les cellules G libèrent la gastrine qui augmente la motilité de l'estomac et la sécrétion d'acide chlorhydrique. Le pH s'abaisse, activant la pepsine (produite par les cellules principales). Lors de la vidange de l'estomac, le pH revient à son niveau de jeûne et la sécrétion de gastrine est à nouveau inhibée.

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