Intestin grêle : anatomie et fonctionnement d’un organe essentiel du vivant
L’intestin grêle est l’un des organes les plus actifs de notre système digestif.
Situé entre l’estomac et le côlon, il assure une grande partie de la digestion et constitue le principal site d’absorption des nutriments. Mais le réduire à un simple « tube digestif » serait très réducteur.
Sa paroi possède une organisation remarquable (Fig. 1). Sa muqueuse se renouvelle en permanence, ses cellules remplissent des fonctions spécialisées et son fonctionnement est étroitement lié à l’alimentation, au microbiote et au système immunitaire.[2,3,4,6,7]
Fig. 1. Intestin grêle
Pour comprendre ensuite la barrière intestinale, les mécanismes cellulaires ou certaines maladies digestives, il est donc essentiel de commencer par comprendre l’organe lui-même.
Dans cette page, nous allons explorer son anatomie et ses grandes fonctions, sans entrer encore dans les mécanismes pathologiques.
1. Où se situe l’intestin grêle ?
L’intestin grêle se situe entre l’estomac et le côlon.
Il est constitué de trois grandes régions :
- Le duodénum, directement après l’estomac ;
- Le jéjunum, qui constitue la partie intermédiaire ;
- L’iléon, qui se termine au niveau du côlon.
Sa longueur varie selon les individus et selon les méthodes de mesure. Les données morphométriques disponibles situent le tube digestif humain autour de quelques mètres et indiquent que l’intestin grêle en représente environ les deux tiers.[1]
Cette longueur, associée à l’organisation très particulière de sa paroi, permet à l’intestin grêle de disposer d’une surface considérable pour assurer les échanges nécessaires à la digestion et à l’absorption.
Mais cette surface ne résulte pas simplement de la longueur de l’organe.
Elle est augmentée par une organisation en plusieurs niveaux.
2. Une paroi organisée pour favoriser les échanges
À l’intérieur de l’intestin grêle, la muqueuse n’est pas une surface lisse.
Elle présente plusieurs niveaux de reliefs : plis circulaires → villosités → microvillosités
Cette organisation augmente considérablement la surface disponible au niveau de l’épithélium intestinal.[1]
Les plis circulaires
Les plis circulaires, ou valvules conniventes, sont de grandes structures constituées par la muqueuse et la sous-muqueuse.
Ils augmentent notamment la surface disponible pour les échanges et contribuent à ralentir le passage du contenu intestinal.[1]
Les villosités intestinales
Fig. 2. Villosité intestinale
À la surface de la muqueuse se trouvent de nombreuses petites projections appelées villosités intestinales (Fig.2).
Elles donnent à la muqueuse de l’intestin grêle son aspect caractéristique.
Chaque villosité contient notamment un réseau de petits vaisseaux sanguins ainsi qu’un vaisseau lymphatique central, permettant la prise en charge et le transport des substances absorbées.
Les villosités ne sont donc pas de simples « replis » : elles constituent une organisation anatomique adaptée à la fonction d’absorption.
Les microvillosités
À la surface des cellules épithéliales, et notamment des entérocytes, se trouvent de très nombreuses microvillosités.
Elles forment ce que l’on appelle la bordure en brosse.
Cette organisation augmente encore la surface disponible au niveau cellulaire. Elle porte également des enzymes impliquées dans les dernières étapes de la digestion.[1,6]
Une surface bien plus importante qu’on ne l’imaginait autrefois
On trouve encore fréquemment l’affirmation selon laquelle l’intestin disposerait d’une surface de 200 à 400 m², parfois comparée à celle d’un court de tennis.
Cette estimation est aujourd’hui considérée comme largement surestimée.
Les travaux de Helander et Fändriks ont réévalué la surface muqueuse du tube digestif à partir de données morphométriques et l’ont estimée à environ 32 m² pour l’ensemble du tube digestif, dont environ 2 m² pour le côlon.[1]
On peut donc retenir un ordre de grandeur d’environ 30 m² pour l’intestin grêle.
Cette surface reste considérable. Elle illustre surtout à quel point l’organisation de l’intestin est adaptée à sa fonction d’échange et d’absorption.
3. Villosités et cryptes : une architecture dynamique
L’organisation de la muqueuse intestinale ne se limite pas aux villosités.
Entre celles-ci se trouvent de petites invaginations appelées cryptes intestinales, ou cryptes de Lieberkühn.
On peut schématiquement distinguer :
Cryptes → renouvellement et différenciation cellulaire
Villosités → fonctions spécialisées de l’épithélium et absorption (Fig.3).
Fig. 3. Absorption des nutriments
Cette organisation constitue un véritable système de renouvellement permanent.[2,3]
Au fond des cryptes se trouvent notamment des cellules souches intestinales.
Elles donnent naissance à de nouvelles cellules épithéliales qui se différencient progressivement et migrent au sein de l’épithélium.[2,3]
Les cellules arrivées en fin de vie sont ensuite éliminées, permettant leur remplacement continu.
La muqueuse intestinale est ainsi un tissu extrêmement dynamique.
4. Un épithélium composé de cellules spécialisées
Fig. 4. Épithélium intestinal
La surface interne de l’intestin grêle est recouverte par un épithélium (Fig. 4) constitué de plusieurs types cellulaires.
Ils ne remplissent pas tous la même fonction.[4]
Les entérocytes
Fig. 5. Entérocyte
Les entérocytes (Fig.5) sont les cellules épithéliales majoritaires de l’intestin grêle. Ils sont particulièrement spécialisés dans la digestion terminale et l’absorption des nutriments.
Leur surface porte les microvillosités qui constituent la bordure en brosse.[4,6]
Les cellules caliciformes
Les cellules caliciformes, également appelées cellules à mucus, produisent du mucus.
Celui-ci participe à l’organisation de l’environnement qui recouvre l’épithélium intestinal et aux interactions entre celui-ci et son environnement.[4]
Les cellules de Paneth
Les cellules de Paneth sont principalement localisées au fond des cryptes de l’intestin grêle. Elles produisent notamment des peptides et protéines antimicrobiens et participent aux interactions entre l’épithélium, le microbiote et l’environnement des cryptes.[5]
Elles contribuent également au maintien de la niche des cellules souches intestinales.[5]
Les cellules entéro-endocrines
Les cellules entéro-endocrines détectent différentes informations provenant du contenu intestinal et produisent des molécules de signalisation, notamment des hormones et peptides impliqués dans la régulation des fonctions digestives.[4]
Les cellules M
Les cellules M sont des cellules épithéliales spécialisées dans l’échantillonnage de certains éléments présents dans la lumière intestinale, notamment au niveau des structures lymphoïdes.
Elles participent ainsi aux interactions entre l’environnement intestinal et le système immunitaire.[4,7]
Cette diversité cellulaire montre une chose essentielle : l’épithélium intestinal n’est pas constitué d’une seule catégorie de cellules remplissant la même fonction.
C’est un tissu organisé, spécialisé et en renouvellement permanent.
5. Un tissu qui se renouvelle en permanence
L’épithélium intestinal fait partie des tissus de l’organisme dont le renouvellement est particulièrement rapide.
Tout commence dans les cryptes.
Les cellules souches intestinales donnent naissance à des cellules progénitrices qui vont ensuite se différencier en différentes populations cellulaires spécialisées.[2,3,4]
Ces cellules migrent progressivement et remplacent les cellules éliminées au cours du renouvellement normal de l’épithélium.
Chez l’être humain, le renouvellement de l’épithélium intestinal se fait en quelques jours. Les travaux consacrés à la dynamique de l’épithélium intestinal situent ce renouvellement de l’ordre de 3 à 5 jours dans les conditions physiologiques.[3]
Cette dynamique permet à la muqueuse de maintenir en permanence un épithélium fonctionnel.
Elle implique un équilibre précis entre :
- Production de nouvelles cellules ;
- Différenciation ;
- Migration ;
- Fonctions spécialisées ;
- Elimination des cellules arrivées en fin de vie.[2,3]
L’intestin n’est donc jamais un tissu « figé ».
Il se renouvelle en permanence.
6. La fonction majeure : digérer et absorber
L’une des fonctions essentielles de l’intestin grêle est de permettre le passage des nutriments issus de la digestion vers l’organisme.
Les glucides sont transformés en molécules simples, notamment des monosaccharides.
Les protéines sont dégradées en acides aminés et en petits peptides.
Les lipides sont transformés et absorbés sous différentes formes avant d’être pris en charge par les voies adaptées, notamment lymphatiques et sanguines.[6]
L’intestin grêle participe également à l’absorption de nombreuses vitamines, de minéraux, d’eau et d’électrolytes.[6]
Cette absorption n’est pas identique tout au long du tube digestif.
Les différentes régions intestinales présentent des spécialisations fonctionnelles importantes.[6]
Par exemple :
- Le duodénum joue un rôle important dans l’absorption de certains minéraux, notamment le fer et le calcium ;
- Le jéjunum participe à une grande partie de l’absorption des nutriments ;
- L’iléon terminal possède notamment un rôle essentiel dans la récupération de la vitamine B12 associée au facteur intrinsèque.
L’intestin grêle fonctionne donc comme un système organisé dans l’espace, dans lequel les différentes régions contribuent de manière complémentaire à l’absorption.
7. L’intestin grêle et le microbiote
Contrairement à une idée encore répandue, l’intestin grêle n’est pas un environnement stérile.
Il abrite une communauté microbienne dont la composition et la densité diffèrent de celles observées dans le côlon.[8]
Le microbiote du petit intestin est soumis à des conditions particulières : passage du contenu digestif, disponibilité variable des nutriments, sécrétions digestives et autres caractéristiques propres à cet environnement.[8]
Sa composition varie également selon les différentes régions de l’intestin.[8]
Les recherches montrent que le microbiote du petit intestin peut participer à différents aspects de la physiologie de l’hôte, notamment aux fonctions métaboliques, immunitaires et endocrines.[8]
Il entretient également des interactions avec les processus de digestion et d’absorption des nutriments.[8,9]
Le petit intestin constitue ainsi un espace de dialogue permanent entre :
Alimentation ↔ Microbiote ↔ Epithélium ↔ Organisme
Cette relation est aujourd’hui un domaine majeur de recherche.
8. L’intestin grêle, un organe également impliqué dans l’immunité
L’intestin est en contact permanent avec une grande diversité de molécules provenant de l’alimentation et avec une communauté microbienne complexe. Il possède donc également une importante composante immunitaire.
Une partie de cette organisation appartient au tissu lymphoïde associé à l’intestin,
ou GALT (gut-associated lymphoid tissue).[7]
Le GALT humain comprend notamment :
- Les plaques de Peyer, particulièrement représentées dans l’iléon ;
- Différents follicules lymphoïdes isolés répartis le long de l’intestin ;
- De nombreuses cellules participant aux réponses immunitaires intestinales.[7]
Ces structures constituent notamment des sites importants d’échantillonnage des antigènes et d’induction des réponses immunitaires adaptatives.[7]
Les immunoglobulines A (IgA) jouent également un rôle majeur dans l’immunité des muqueuses intestinales.
Il est important de préciser que les IgA ne sont pas produites par l’épithélium lui-même : elles sont principalement produites par des plasmocytes présents dans la muqueuse, puis transportées à travers l’épithélium par un mécanisme spécialisé.
L’intestin grêle n’est donc pas uniquement un organe de digestion. C’est également un organe où se rencontrent en permanence : nutrition + microbiote + épithélium + système immunitaire.
9. Ce qu’il faut retenir
L’intestin grêle est un organe remarquablement organisé.
Sa structure répond directement à ses fonctions :
Quelques mètres d’intestin
↓
Plis circulaires
↓
Villosités
↓
Microvillosités
↓
Une vaste surface épithéliale
↓
Une absorption efficace des nutriments[1,6]
Mais cette organisation anatomique ne suffit pas à résumer son fonctionnement.
L’intestin grêle possède également :
- Un épithélium composé de cellules spécialisées ;
- Un système de renouvellement cellulaire extrêmement actif ;
- Des cryptes abritant notamment les cellules souches intestinales ;
- Une interaction permanente avec le microbiote ;
- Une organisation immunitaire importante.[2,3,4,7,8]
Comprendre l’intestin grêle, c’est donc comprendre un organe vivant, dynamique et en renouvellement permanent.
Et maintenant, intéressons-nous à sa surface…
Nous avons vu que l’intestin grêle possède une organisation remarquable et une surface considérable.
Mais une question essentielle apparaît :
Comment cette surface peut-elle à la fois permettre l’absorption des nutriments et contrôler ce qui entre en contact avec notre organisme ?
C’est là qu’intervient un autre niveau d’organisation : la barrière intestinale.
Dans la prochaine étape, nous allons quitter l’échelle de l’organe pour nous intéresser à cette interface entre le contenu intestinal et notre organisme.
→ Découvrir la barrière intestinale
Références scientifiques
[1] Helander H.F., Fändriks L. (2014). Surface area of the digestive tract – revisited. Scandinavian Journal of Gastroenterology, 49(6), 681–689. DOI : 10.3109/00365521.2014.898326.
[2] Clevers H. (2013). The intestinal crypt, a prototype stem cell compartment.
Cell, 154(2), 274–284. DOI : 10.1016/j.cell.2013.07.004.
[3] Gehart H., Clevers H. (2019). Tales from the crypt: new insights into intestinal stem cells. Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology, 16, 19–34. DOI : 10.1038/s41575-018-0081-y.
[4] Bonilla-Díaz A., Ordóñez-Morán P. (2023). Differentiated Epithelial Cells of the Gut. Methods in Molecular Biology, 2650, 3–16. DOI : 10.1007/978-1-0716-3076-1_1.
[5] Clevers H., Bevins C.L. (2013). Paneth cells: maestros of the small intestinal crypts.
Annual Review of Physiology, 75, 289–311. DOI : 10.1146/annurev-physiol-030212-183744.
[6] Kiela P.R., Ghishan F.K. (2016). Physiology of Intestinal Absorption and Secretion. Best Practice & Research Clinical Gastroenterology, 30(2), 145–159. DOI : 10.1016/j.bpg.2016.02.007.
[7] Mörbe U.M., Jørgensen P.B., Fenton T.M. et al. (2021). Human gut-associated lymphoid tissues (GALT); diversity, structure, and function. Mucosal Immunology, 14(4), 793–802. DOI : 10.1038/s41385-021-00389-4.
[8] Kastl A.J. Jr., Terry N.A., Wu G.D., Albenberg L.G. (2020). The Structure and Function of the Human Small Intestinal Microbiota: Current Understanding and Future Directions. Cellular and Molecular Gastroenterology and Hepatology, 9(1), 33–45. DOI : 10.1016/j.jcmgh.2019.07.006.
[9] El Aidy S., van den Bogert B., Kleerebezem M. (2015). The small intestine microbiota, nutritional modulation and relevance for health. Current Opinion in Biotechnology, 32, 14–20. DOI : 10.1016/j.copbio.2014.09.005.