Enzyme digestive

Les enzymes digestives sont un groupe d’ enzymes qui décomposent les macromolécules polymères en leurs plus petits blocs de construction, afin de faciliter leur absorption par l’organisme. Les enzymes digestives se trouvent dans les voies digestives des animaux (y compris les humains) et dans les voies des plantes carnivores, où elles aident à la digestion des aliments, ainsi qu’à l’intérieur des cellules , en particulier dans leurs lysosomes , où elles fonctionnent pour maintenir la survie cellulaire. Des enzymes digestives de spécificités diverses se trouvent dans la salive sécrétée par les Glandes salivaires , dans les sécrétions des cellules tapissant l’estomac, dans le suc pancréatiquesécrétée par les cellules exocrines pancréatiques et dans les sécrétions des cellules tapissant l’intestin grêle et le gros intestin.

Les enzymes digestives sont classées en fonction de leurs substrats cibles :

• Les lipases séparent les acides gras des graisses et des huiles .
• Les protéases et les peptidases divisent les protéines en petits Peptides et Acides aminés .
• Les amylases divisent les glucides tels que l’amidon et les sucres en sucres simples tels que le glucose .
• Les nucléases divisent les acides nucléiques en Nucléotides .

Dans le système digestif humain, les principaux sites de digestion sont la bouche, l’estomac et l’intestin grêle. Les enzymes digestives sont sécrétées par différentes glandes exocrines dont :

• Glandes salivaires
• Glandes gastriques dans l’estomac
• Cellules sécrétoires (îlots) dans le pancréas
• Glandes sécrétoires dans l’ intestin grêle

Bouche

Les substances alimentaires complexes consommées par les animaux et les humains doivent être décomposées en substances simples, solubles et diffusibles avant de pouvoir être absorbées. Dans la cavité buccale, les Glandes salivaires sécrètent un ensemble d’enzymes et de substances qui facilitent la digestion et la désinfection. Ils comprennent les éléments suivants : ^[1]

• lipase linguale : La digestion des lipides s’initie dans la bouche. La lipase linguale démarre la digestion des lipides/graisses.
• Amylase salivaire : La digestion des glucides s’initie également dans la bouche. L’amylase, produite par les Glandes salivaires, décompose les glucides complexes, principalement l’amidon cuit, en chaînes plus petites, voire en sucres simples. Il est parfois appelé Ptyaline .
• lysozyme : Considérant que les aliments contiennent plus que des nutriments essentiels, par exemple des bactéries ou des virus, le lysozyme offre une fonction antiseptique limitée et non spécifique, mais bénéfique dans la digestion.

A noter la diversité des Glandes salivaires. Il existe deux types de Glandes salivaires :

• Glandes séreuses : Ces glandes produisent une sécrétion riche en eau, en électrolytes et en enzymes. Un excellent exemple de glande buccale séreuse est la glande Parotide .
• Glandes mixtes : Ces glandes ont à la fois des cellules séreuses et des cellules muqueuses , et comprennent des glandes sublinguales et sous-mandibulaires. Leur sécrétion est mucineuse et de haute viscosité .

Estomac

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Les enzymes sécrétées dans l’ estomac sont des enzymes gastriques . L’estomac joue un rôle majeur dans la digestion, à la fois au sens mécanique en mélangeant et broyant les aliments, mais aussi au sens enzymatique, en les digérant. Voici les enzymes produites par l’estomac et leur fonction respective :

• La pepsine est la principale enzyme gastrique. Il est produit par les cellules de l’estomac appelées “cellules principales” sous sa forme inactive Pepsinogène , qui est un zymogène . Le Pepsinogène est ensuite activé par l’acide gastrique en sa forme active, la pepsine. La pepsine décompose la protéine contenue dans les aliments en particules plus petites, telles que des fragments de Peptides et des Acides aminés . La digestion des protéines commence donc principalement dans l’estomac, contrairement aux glucides et aux lipides, qui commencent leur digestion dans la bouche (cependant, des traces de l’enzyme kallikréine , qui catabolise certaines protéines, se retrouvent dans la salive dans la bouche).
• Lipase gastrique : La lipase gastrique est une lipase acide sécrétée par les principales cellules gastriques de la muqueuse fundique de l’estomac. Il a un pH optimal de 3 à 6. La lipase gastrique, avec la lipase linguale, comprend les deux lipases acides. Ces lipases, contrairement aux lipases alcalines (telles que la Lipase pancréatique ), ne nécessitent pas d’ acide biliaire ou de colipase pour une activité enzymatique optimale. Les lipases acides représentent 30 % de l’ hydrolyse des lipides survenant au cours de la digestion chez l’homme adulte, la lipase gastrique contribuant le plus aux deux lipases acides. Chez les nouveau-nés, les lipases acides sont beaucoup plus importantes, fournissant jusqu’à 50 % de l’activité lipolytique totale.

Hormones ou composés produits par l’estomac et leur fonction respective :

• Acide chlorhydrique (HCl) : Il s’agit essentiellement d’Atomes d’hydrogène chargés positivement (H+), ou en termes simples d’acide gastrique , et est produit par les cellules de l’estomac appelées cellules pariétales. Le HCl a principalement pour fonction de dénaturer les protéines ingérées, de détruire toute bactérie ou tout virus restant dans les aliments et également d’activer le Pepsinogène en pepsine.
• Facteur intrinsèque (FI) : Le facteur intrinsèque est produit par les cellules pariétales de l’estomac. La vitamine B12 (Vit. B12) est une vitamine importante qui nécessite une assistance pour l’absorption dans l’ iléon terminal . Initialement dans la salive, l’ haptocorrine sécrétée par les Glandes salivaires lie Vit. B, créant une Vit. Complexe B12-Haptocorrine. Le but de ce complexe est de protéger la vitamine B12 de l’acide chlorhydrique produit dans l’estomac. Une fois que le contenu de l’estomac sort de l’estomac dans le duodénum, ​​l’haptocorrine est clivée avec des enzymes pancréatiques, libérant la vitamine B12 intacte. Le facteur intrinsèque (IF) produit par les cellules pariétales se lie alors à la vitamine B12, créant une Vit. Complexe B12-IF. Ce complexe est ensuite absorbé à la partie terminale de l’ iléon.
• Mucine : L’estomac a pour priorité de détruire les bactéries et les virus en utilisant son environnement très acide mais a aussi le devoir de protéger sa propre muqueuse de son acide. L’estomac y parvient en sécrétant de la mucine et du bicarbonate via ses cellules muqueuses, ainsi qu’en ayant un renouvellement cellulaire rapide.
• Gastrine : C’est une hormone importante produite par les « Cellules G » de l’estomac. Les Cellules G produisent de la gastrine en réponse à l’étirement de l’estomac qui se produit après que la nourriture y pénètre, et également après l’exposition de l’estomac aux protéines. La gastrine est une hormone Endocrine et pénètre donc dans la circulation sanguine et retourne finalement dans l’estomac où elle stimule les cellules pariétales pour produire de l’acide chlorhydrique (HCl) et du facteur intrinsèque (FI).

Il convient de noter la division des fonctions entre les cellules recouvrant l’estomac. Il existe quatre types de cellules dans l’estomac :

• Cellules pariétales : produisent de l’acide chlorhydrique et du facteur intrinsèque.
• Cellules principales gastriques : produisent du Pepsinogène. Les cellules principales se trouvent principalement dans le Corps de l’estomac , qui est la partie anatomique moyenne ou supérieure de l’estomac.
• Cellules muqueuses du cou et de la fosse : produisent de la mucine et du bicarbonate pour créer une “zone neutre” afin de protéger la muqueuse de l’estomac de l’acide ou des irritants dans le chyme de l’estomac .
• Cellules G : produisent l’hormone gastrine en réponse à la distension de la muqueuse ou des protéines de l’estomac, et stimulent la production par les cellules pariétales de leur sécrétion. Les Cellules G sont situées dans l’ antre de l’estomac, qui est la région la plus inférieure de l’estomac.

La sécrétion par les cellules précédentes est contrôlée par le système nerveux entérique . La distension de l’estomac ou l’innervation par le nerf vague (via la division Parasympathique du système nerveux autonome ) active l’ENS, entraînant à son tour la libération d’ acétylcholine . Une fois présente, l’acétylcholine active les Cellules G et les cellules pariétales.

Pancréas

Le pancréas est à la fois une glande Endocrine et une glande Exocrine, en ce sens qu’il fonctionne pour produire des hormones endocrines libérées dans le système circulatoire (telles que l’insuline et le glucagon ), pour contrôler le métabolisme du glucose et également pour sécréter le suc pancréatique digestif/Exocrine, qui est sécrété éventuellement via le canal pancréatique dans le duodénum. La fonction digestive ou Exocrine du pancréas est aussi importante pour le maintien de la santé que sa fonction endocrinienne.

Deux de la population de cellules du parenchyme pancréatique constituent ses enzymes digestives :

• Cellules canalaires : principalement responsables de la production de bicarbonate (HCO3), qui agit pour neutraliser l’acidité du chyme de l’estomac entrant dans le duodénum par le pylore. Les cellules canalaires du pancréas sont stimulées par l’hormone sécrétine pour produire leurs sécrétions riches en bicarbonate, dans ce qui est essentiellement un mécanisme de bio-rétroaction ; le chyme gastrique très acide pénétrant dans le duodénum stimule les cellules duodénales appelées “cellules S” pour produire l’hormone sécrétine et la libérer dans la circulation sanguine. La sécrétine ayant pénétré dans le sang finit par entrer en contact avec les cellules canalaires pancréatiques, les stimulant à produire leur jus riche en bicarbonate. La sécrétine inhibe également la production de gastrinepar les “Cellules G“, et stimule également les cellules acineuses du pancréas pour produire leur enzyme pancréatique.
• Cellules acineuses : principalement responsables de la production des enzymes pancréatiques inactives ( zymogènes ) qui, une fois présentes dans l’intestin grêle, s’activent et remplissent leurs principales fonctions digestives en décomposant les protéines, les graisses et l’ADN/ARN. Les cellules acineuses sont stimulées par la cholécystokinine (CCK), qui est une hormone/neurotransmetteur produite par les cellules intestinales (cellules I) du duodénum. La CCK stimule la production des zymogènes pancréatiques.

Le suc pancréatique , composé des sécrétions des cellules canalaires et acineuses, contient les enzymes digestives suivantes : ^[2]

• Le trypsinogène , qui est une protéase inactive (zymogène) qui, une fois activée dans le duodénum en trypsine , décompose les protéines au niveau des Acides aminés de base. Le trypsinogène est activé via l’enzyme duodénale entérokinase dans sa forme active trypsine.
• Le chymotrypsinogène , qui est une protéase inactive (zymogène) qui, une fois activée par l’entérokinase duodénale, se transforme en chymotrypsine et décompose les protéines au niveau de leurs Acides aminés aromatiques . Le chymotrypsinogène peut également être activé par la trypsine.
• Carboxypeptidase , qui est une protéase qui enlève le groupe d’Acides aminés terminal d’une protéine
• Plusieurs élastases qui dégradent la protéine élastine et certaines autres protéines.
• Lipase pancréatique qui dégrade les triglycérides en deux acides gras et un monoglycéride . ^[3]
• Stérol estérase
• Phospholipase
• Plusieurs nucléases qui dégradent les acides nucléiques, comme la DNAase et la RNAase
• Amylase pancréatique qui décompose l’amidon et le glycogène qui sont des polymères de glucose liés en alpha. Les humains manquent de cellulases pour digérer la cellulose glucidique qui est un polymère de glucose à liaison bêta.

Certaines des enzymes endogènes précédentes ont des homologues pharmaceutiques ( enzymes pancréatiques (médicaments) ) qui sont administrées aux personnes atteintes d’ insuffisance pancréatique Exocrine .

La fonction Exocrine du pancréas doit une partie de sa remarquable fiabilité aux mécanismes de biofeedback contrôlant la sécrétion du suc. Les mécanismes de biofeedback pancréatiques importants suivants sont essentiels au maintien de l’équilibre/de la production de suc pancréatique : ^[4]

• La sécrétine , une hormone produite par les “cellules S” duodénales en réponse au chyme de l’estomac contenant une concentration élevée d’Atomes d’hydrogène (acidité élevée), est libérée dans la circulation sanguine ; lors du retour dans le tube digestif, la sécrétion diminue la vidange gastrique, augmente la sécrétion des cellules canalaires pancréatiques, ainsi que stimule les cellules acineuses pancréatiques pour libérer leur suc zymogène.
• La cholécystokinine (CCK) est un peptide unique libéré par les “cellules I” duodénales en réponse au chyme contenant une teneur élevée en graisses ou en protéines. Contrairement à la sécrétine, qui est une hormone Endocrine, la CCK agit en réalité via la stimulation d’un circuit neuronal, dont le résultat final est la stimulation des cellules acineuses pour libérer leur contenu. La CCK augmente également la contraction de la vésicule biliaire, entraînant une compression de la bile dans le canal cystique , le canal cholédoque et éventuellement le duodénum. La bile aide bien sûr à l’absorption de la graisse en l’émulsifiant, augmentant sa surface d’absorption. La bile est fabriquée par le foie, mais est stockée dans la vésicule biliaire.
• Le peptide inhibiteur gastrique (GIP) est produit par les cellules duodénales de la muqueuse en réponse au chyme contenant de grandes quantités de glucides, de protéines et d’ acides gras . La fonction principale du GIP est de diminuer la vidange gastrique.
• La somatostatine est une hormone produite par les cellules muqueuses du duodénum et également les “cellules delta” du pancréas. La somatostatine a un effet inhibiteur majeur, y compris sur la production pancréatique.

Intestin grêle

Les enzymes/hormones suivantes sont produites dans le duodénum :

• la sécrétine : Il s’agit d’une hormone Endocrine produite par les « cellules S » duodénales en réponse à l’acidité du chyme gastrique.
• La cholécystokinine (CCK) est un peptide unique libéré par les “cellules I” duodénales en réponse au chyme contenant une teneur élevée en graisses ou en protéines. Contrairement à la sécrétine, qui est une hormone Endocrine, la CCK agit en réalité via la stimulation d’un circuit neuronal, dont le résultat final est la stimulation des cellules acineuses pour libérer leur contenu. ^[5] CCK augmente également la contraction de la vésicule biliaire, provoquant la libération de bile pré-stockée dans le canal cystique, et éventuellement dans le canal cholédoque et via l’ ampoule de Vater dans la deuxième position anatomique du duodénum. CCK diminue également le tonus du sphincter d’Oddi, qui est le sphincter qui régule le flux à travers l’ampoule de Vater. La CCK diminue également l’activité gastrique et diminue la vidange gastrique, donnant ainsi plus de temps aux sucs pancréatiques pour neutraliser l’acidité du chyme gastrique.
• Peptide inhibiteur gastrique (GIP): Ce peptide diminue la motilité gastrique et est produit par les cellules de la muqueuse duodénale.
• motilin : Cette substance augmente la motilité gastro-intestinale via des récepteurs spécialisés appelés “récepteurs de motilin”.
• somatostatine : Cette hormone est produite par la muqueuse duodénale ainsi que par les cellules delta du pancréas. Sa fonction principale est d’inhiber une variété de mécanismes de sécrétion.

Tout au long de la muqueuse de l’intestin grêle, il existe de nombreuses enzymes de bordure en brosse dont la fonction est de décomposer davantage le chyme libéré de l’estomac en particules absorbables. Ces enzymes sont absorbées pendant que le péristaltisme se produit. Certaines de ces enzymes comprennent :

• Diverses exopeptidases et endopeptidases , y compris la dipeptidase et les aminopeptidases qui convertissent les peptones et les polypeptides en Acides aminés. ^[6]
• Maltase : convertit le maltose en glucose.
• Lactase : Il s’agit d’une enzyme importante qui convertit le lactose en glucose et en galactose. Une majorité de populations du Moyen-Orient et d’Asie manquent de cette enzyme. Cette enzyme diminue également avec l’âge. En tant que telle, l’intolérance au lactose est souvent une plainte abdominale courante dans les populations du Moyen-Orient, d’Asie et plus âgées, se manifestant par des ballonnements, des douleurs abdominales et une diarrhée osmotique .
• Sucrase : transforme le saccharose en glucose et fructose.
• Autres disaccharidases

Végétaux

Dans les plantes carnivores, les enzymes digestives et les acides décomposent les insectes et, dans certaines plantes, les petits animaux. Chez certaines plantes, la feuille s’effondre sur la proie pour augmenter le contact, d’autres ont un petit vaisseau de liquide digestif . Ensuite, les fluides de digestion sont utilisés pour digérer la proie afin d’obtenir les nitrates et le phosphore nécessaires . L’absorption des nutriments nécessaires est généralement plus efficace que dans d’autres plantes. Les enzymes digestives sont apparues indépendamment chez les plantes et les animaux carnivores. ^{[7] [8] [9]}

Certaines plantes carnivores, comme l’ Heliamphora , n’utilisent pas d’enzymes digestives, mais utilisent des bactéries pour décomposer les aliments. Ces plantes n’ont pas de sucs digestifs, mais utilisent la pourriture de la proie. ^[dix]

Quelques enzymes digestives de plantes carnivores : ^[11]

• Processus hydrolytique
• Estérase une enzyme hydrolase
• Enzyme protéases
• Enzyme nucléases
• Enzyme phosphatases
• Enzyme glucanases
• Enzyme peroxydases
• Urées et composés organiques
• Enzyme chitinase

Voir également

• Erepsine

Références

1. ^ Brown, Thomas A. “Physiologie d’examen rapide.” Mosby Elsevier, 1ère éd. p. 235
2. ^ Bowen, R. [1] “Sécrétion Exocrine du pancréas”
3. ^ Pandol SJ. Le pancréas Exocrine . San Rafael (Californie) : Morgan & Claypool Life Sciences ; 2010
4. ^ Brown, Thomas A. “Physiologie d’examen rapide.” Mosby Elsevier, 1ère éd. p. 244
5. ^ Morino, P; Mascagni, F; McDonald, A; En ligneHökfelt, T (1994). “Voie corticostriée de la cholécystokinine chez le rat: Preuve de l’origine bilatérale des zones corticales préfrontales médiales”. Neurosciences . 59 (4): 939–52. doi : 10.1016/0306-4522(94)90297-6 . PMID 7520138 . S2CID 32097183 .
6. ^ “Petites Enzymes de Bordure de Brosse Intestinale” .
7. ^ carnivorousplants.org, digestion
8. ^ L’absorption des produits de digestion par Drosera, par Chandler, Graeme, 1978
9. ^ Carnivory of Byblis revisited – Une méthode simple pour tester les enzymes sur les plantes carnivores, par Hartmeyer, Siegfried 1997
10. ^ McPherson, S., A. Wistuba, A. Fleischmann & J. Nerz 2011. Sarraceniaceae d’Amérique du Sud . Productions d’histoire naturelle de Redfern, Poole.
11. ^ Ravee, R.; Goh, HH ; Goh, Hoe-Han (2018). “Découverte des enzymes digestives chez les plantes carnivores avec focus sur les protéases” . PeerJ . 6 : e4914. doi : 10.7717/peerj.4914 . PMC 5993016 . PMID 29888132 .

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