CM3: L'ENVIRONNEMENT INTESTINAL

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La barrière intestinale : entérocytes

Fonctionnalité de la barrière intestinale :

• Quels sont les 5 principaux médiateurs assurant la fonctionnalité de la barrière intestinale ?

• Rôle principal de la PGI₂ / prostacycline ?

• Fonctions clés de la glutamine (Gln) ?

• Effets majeurs du tryptophane (Trp) ?

• Contributions du butyrate et du zinc (Zn) ?

1. PGI₂, Gln, Trp, butyrate, Zn : molécules nutritives ou signalétiques essentielles à la barrière intestinale, à la microcirculation et à l’immunité.

2. PGI₂ (prostaglandine de la famille des eicosanoïdes) — dérivée de l’acide arachidonique (C20:4) et sécrétée par les cellules entéroendocrines :

   • stimule la microcirculation (effet anti-apoptotique, ↑ NADPH, ↑ adhésion cellulaire via AMPc),

   • maintient la barrière épithéliale (jonctions serrées, survie cellulaire),

   • régule la motilité (ralentit le transit, favorise l’équilibre hydrosodé).

3. Glutamine — acide aminé semi-essentiel :

   • carburant des entérocytes, essentiel à leur croissance et survie (cycle de Krebs),

   • renforce la barrière intestinale (↑ claudine, occludine, ZO-1),

   • antioxydant (↑ G6PDH, NADPH, glutathion),

   • module l’immunité (↑ IgA, cytokines anti-inflammatoires).

4. Tryptophane (Trp) — acide aminé semi-essentiel :

   • métabolisé en indoles (voie microbienne), kynurénine (voie hôte), sérotonine (5-HT),

   • système immunitaire : indoles via AhR → ↑ IL-22, ↓ TNFα, IL-6 → effet anti-inflammatoire,

   • barrière intestinale : ↑ mucines, jonctions serrées,

   • fonction intestinale : la sérotonine module péristaltisme et sécrétion électrolytique.

• Butyrate : acide gras à chaîne courte, carburant des colonocytes, maintient l’intégrité muqueuse du côlon,

  • ↑ protéines de jonction (via AMPK, Akt), ↑ mucines,

  • anti-inflammatoire (↓ NF-κB, ↑ IL-10, ↑ Treg, ↑ IgA).

• Zinc (Zn) : oligo-élément cofacteur enzymatique,

  • essentiel à la réparation cellulaire et à l’activité anti-oxydante,

  • maintient jonctions serrées (ZO-1), mucus, et sécrétion d’IgA,

  • renforce la résistance aux pathogènes et la régénération de l’épithélium.

La barrière intestinale : mucus intestinal

• Quelles cellules produisent le mucus intestinal et où se situent-elles ?

• Quelle est la composition et l’organisation du mucus intestinal ?

• Quelles sont les principales mucines intestinales et leurs domaines structuraux caractéristiques ?

• Quelles sont les étapes majeures de la biosynthèse des mucines ?

• Quelles interactions assurent la formation du gel de mucus et sa fonction protectrice ?

1) Cellules productrices :
→ Les cellules caliciformes (ou cellules en gobelet), intercalées entre les entérocytes, sécrètent le mucus.
→ Elles sont particulièrement abondantes dans l’intestin grêle et le côlon.
→ Le mucus forme une double couche :

• interne : dense, adhérente, sans bactéries,

• externe : lâche, colonisée par le microbiote.

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2) Composition et organisation :
→ Le mucus est constitué principalement de mucines (protéines hautement glycosylées), de glycolipides, d’électrolytes et d’eau.
→ Les mucines sont sécrétées sous forme compacte (neutralisées par Ca²⁺) puis gonflent après exocytose par changement de pH.
→ Ce réseau viscoélastique protège l’épithélium et sert de barrière physique, chimique et microbienne.

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3) Mucines intestinales et structure :
→ Principales : MUC2 (majoritaire), MUC5AC, MUC5B, MUC6, MUC19.
→ Organisation :

• Domaine N-terminal : riches en domaines vW (von Willebrand D1–D3) pour la multimerisation.

• Région centrale : riche en chaînes O-glycosidiques (VNTR) formant des brins rigides hydrophiles.

• Domaine C-terminal : contient cystine knot (CK) permettant la dimérisation.
  → Les O-glycanes sont formés de N-acétylgalactosamine, galactose et N-acétylglucosamine.

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4) Biosynthèse :
→ Étapes :

1. Transcription du gène MUC → traduction de l’apomucine (dans le RE).

2. N-glycosylation et dimérisation dans le RE.

3. O-glycosylation dans le Golgi (ajout des chaînes sucrées).

4. Assemblage et empaquetage dans le TGN → granules de sécrétion.

5. Exocytose à la surface apicale → formation du réseau de gel.

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5) Formation du gel et interactions :
→ Dans la granule : les mucines sont condensées par ponts ioniques Ca²⁺ entre groupements négatifs.
→ À l’exocytose, la chute de Ca²⁺ et le pH acide déclenchent un changement conformationnel exposant les domaines hydrophobes.
→ Le réseau de gel est stabilisé par :

• liaisons covalentes (ponts disulfures),

• liaisons hydrophobes,

• ponts salins et interactions électrostatiques,

• neutralisation des charges des glycanes.
  → Ce maillage forme une barrière protectrice dynamique, lubrifiante et imperméable aux pathogènes.

3. HÉTÉROSIDES (GLYCOPROTÉINES, PROTÉOGLYCANES, GLYCOLIPIDES) 🟩 PARTIE QUESTIONS

A. Généralités
29. Qu’est-ce qu’un hétéroside ?
30. Où sont-ils synthétisés et dégradés ?

B. Glycoprotéines
31. Quelle est leur localisation ?
32. Quelle différence avec les protéoglycanes ?
33. Quelles sont les deux formes de glycosylation ?
34. Où se déroule leur biosynthèse ?
35. Donne un exemple biologique.

C. Protéoglycanes
36. Quelle est leur structure ?
37. Quelle est la composition d’un GAG ?
38. Où se trouvent-ils ?
39. Cite quelques GAGs importants.
40. Quelle est la particularité de l’acide hyaluronique ?

D. Glycolipides
41. Quelle est leur composition ?
42. Quelle est leur fonction ?

A. Généralités
29. → Molécule contenant une partie glucidique (sucre) liée à une partie non glucidique (protéine ou lipide).
30. → Synthèse : REG + Golgi ; dégradation : lysosomes.

B. Glycoprotéines
31. → Membranaires ou sécrétées.
32. → Glycanes plus courts et ramifiés, non monotones.
33. → N-glycosylation (sur Asn) et O-glycosylation (sur Ser/Thr).
34. → RE (assemblage de la chaîne) → Golgi (trimming et extension des sucres).
35. → Déterminants antigéniques des groupes sanguins (A, B, O) via N-glycosylation de la protéine membranaire.

C. Protéoglycanes
36. → Protéine centrale liée à des chaînes linéaires de glycosaminoglycanes (GAGs).
37. → Répétition de disaccharides formés d’une hexosamine et d’un acide uronique, souvent sulfatés.
38. → Tissus conjonctifs, MEC, cartilage, peau, vaisseaux.
39. → Hyaluronate, chondroïtine sulfate, héparane sulfate, dermatane sulfate, kératane sulfate.
40. → Non sulfaté, forme des agrégats volumineux de protéoglycanes dans la MEC.

D. Glycolipides
41. → Oligosaccharide lié à un glycérol de diglycéride ou à une sphingosine (sphingolipide).
42. → Marqueurs de reconnaissance cellulaire et composants structuraux des membranes.