L’épithélium de l’intestin grêle est doté d’une très grande perméabilité passive au sel et à l’eau, en raison de la perméabilité des jonctions qui unissent les cellules épithéliales. L’équilibre osmotique entre le plasma et la lumière intestinale est donc obtenu assez rapidement afin d’éviter des différences marquées de concentration ionique. Les jonctions intercellulaires sont plus perméables aux cations qu’aux anions, de sorte que les différences de concentration entre le sang et la lumière de Na⁺ et de K⁺ sont généralement plus petites que celles du Cl – et du HCO₃ – . L’épithélium du côlon a une perméabilité passive moindre au sel et à l’eau. Cette perméabilité aux ions diminue du caecum au rectum ainsi que du duodénum à l’iléon. Cette diminution de la perméabilité passive aux ions (résistance électrique plus élevée) entraîne à travers l’épithélium du côlon des différences de potentiel électrique qui sont environ dix fois plus élevées que celles observées dans l’intestin grêle (souvenons-nous de la loi d’Ohm : É = I x R où É est le potentiel électrique, I, le courant électrique et R, la résistance électrique). L’absorption active du Na⁺ , qui constitue la principale activité du côlon distal, produit une charge positive dans la séreuse ou une différence de potentiel (DP). Sous l’influence de l’aldostérone (c.-à-d. déplétion de sel), la DP peut être de 60 mV ou même plus. Une DP de 60 mV permettra donc de maintenir une différence de concentration d’un facteur 10 pour un ion monovalent comme le K⁺ . Par conséquent, c’est la DP qui est essentiellement responsable de la concentration élevée de K⁺ dans le rectum. Malgré la concentration fécale élevée de K⁺ , la quantité de K⁺ perdue dans les selles est petite parce que normalement le volume des selles (environ 200 à 300 mL par jour) est petit. En revanche, au cours d’une diarrhée de fort volume (plusieurs litres par jour) qui a son origine dans l’intestin grêle, la concentration de K⁺ dans les selles est beaucoup plus basse (10 à 30 mmol), mais les pertes de K⁺ dans les selles sont malgré tout élevées, en raison des gros volumes évacués. La concentration de K⁺ dans les selles est faible (et la concentration de Na⁺ relativement élevée) parce que le liquide diarrhéique descend dans le côlon trop rapidement pour qu’un équilibre à travers l’épithélium du côlon puisse être obtenu.

De tous les organes, l’intestin, et en particulier l’intestin grêle, est celui qui détient la plus grande capacité de sécrétion d’eau et d’électrolytes. Dans l’intestin grêle et le côlon, la sécrétion semble se faire essentiellement, sinon exclusivement, dans les cryptes; l’épithélium le plus superficiel des extrémités des villosités est absorbant. Les processus morbides qui causent une lésion aux villosités ou aux parties superficielles de l’épithélium intestinal (p. ex. l’entérite virale) entraînent inévitablement un glissement de l’équilibre général entre l’absorption et la sécrétion, vers la sécrétion. Les lésions sont particulièrement importantes chez les patients atteints de la maladie coeliaque, où l’on observe une atrophie des villosités de même qu’une hypertrophie des cryptes de Lieberkühn.

Dans l’intestin grêle, l’absorption active de l’eau et des électrolytes peut être dépendante ou indépendante des nutriments.

5.2.1 ABSORPTION DÉPENDANTE DES NUTRIMENTS

L’absorption du glucose et des acides aminés neutres est dépendante de Na⁺ , c’est-à-dire que chaque molécule de glucose ou d’acide aminé traverse la bordure en brosse accompagnée d’un Na⁺ (figure 4). La pompe à sodium (ATPase Na ⁺ ,K⁺ ), située exclusivement dans la membrane baso-latérale de l’entérocyte, extrait le Na⁺ qui a pénétré dans la cellule à partir de la lumière afin de maintenir dans la cellule une faible concentration en Na⁺ , une forte concentration en K ⁺ et un potentiel électrique négatif. Cette pompe procure l’énergie potentielle pour l’absorption en amont du sucre et des acides aminés. Le glucose est transporté avec le sodium. Lorsque la sécrétion intestinale est perturbée, comme dans le cas du choléra, le glucose peut être absorbé normalement; il s’ensuit une absorption de Na⁺ (et donc d’eau). On peut compenser les pertes hydriques par l’administration par voie orale d’une solution de glucose et d’électrolytes * , ce qui évite l’administration de solutés par voie intraveineuse, à moins que le patient ne soit comateux ou trop nauséeux pour boire les quantités de liquide nécessaires à la réhydratation. En pratique, ces connaissances ont eu un effet marquant sur la santé mondiale, tout particulièrement chez les enfants, étant donné que l’infrastructure hospitalière et les solutions stériles d’électrolytes sont considérablement limitées dans les parties du monde où justement la prévalence de diarrhée, comme celle causée par le choléra, est très élevée.

* NOTE : Composition par mmol/L de la solution de réhydratation recommandée par l’OMS : glucose, 111; Na ⁺ , 90; K⁺ , 20; Cl^- , 80; HCO₃^- , 30.

5.2.2 ABSORPTION INDÉPENDANTE DES NUTRIMENTS

L’absorption active des électrolytes et de l’eau indépendante des nutriments par les cellules épithéliales de l’intestin s’exerce par plusieurs mécanismes précis à différents niveaux du tube digestif des mammifères (figures 5 et 6). Tous ces mécanismes font appel à la pompe à ATPase Na⁺ ,K⁺ située dans la membrane baso-latérale et dépendante de la présence de Na⁺ dans la lumière intestinale.

Dans le côlon distal (figure 5), la membrane luminale renferme des canaux à Na⁺ qui peuvent être bloqués par de faibles concentrations de l’association diurétique pyrazine-amiloride. Le Na⁺ qui pénètre par ces canaux dans la membrane luminale est ensuite expulsé de la membrane baso-latérale par la pompe à ATPase Na⁺ ,K⁺ . L’aldostérone augmente le nombre de ces canaux et aussi, mais plus lentement, le nombre de pompes à ATPase Na⁺ ,K⁺ . Par conséquent, l’aldostérone favorise l’absorption active du Na⁺ dans le côlon distal. À un degré moindre, l’aldostérone fait aussi apparaître des canaux Na⁺ dans le côlon proximal et même dans l’iléon distal. Le Cl^- est absorbé avec le Na⁺ et traverse l’épithélium à la fois par les voies cellulaire et paracellulaire. La voie transcellulaire suppose un échangeur Cl^- /HCO₃^- dans la membrane luminale et des canaux Cl^- dans la membrane baso-latérale. Les médiateurs intracellulaires comme l’AMP cyclique (AMPc) ne semblent pas modifier les canaux Na⁺ . Ainsi, les patients qui ont des diarrhées sécrétoires, en particulier ceux qui accusent une déplétion de sel, et donc des taux élevés d’aldostérone dans le sang, peuvent réabsorber une partie du liquide sécrété dans le côlon distal. La spironolactone, qui inhibe l’action de l’aldostérone, peut aggraver la diarrhée chez ces patients.

Dans le côlon proximal et dans l’iléon, la membrane luminale renferme des échangeurs Na⁺ /H⁺ qui permettent une entrée nette de Na⁺ (figure 6). Le côlon et l’iléon (mais non le jéjunum) ont aussi dans leur bordure luminale des échangeurs Cl – /HCO₃^- . Le pH de la cellule détermine la vitesse relative de ces deux échangeurs. Ainsi, l’extraction de l’H⁺ par l’échange Na⁺ /H⁺ peut alcaliniser la cellule, ce qui stimule l’entrée du Cl^- et l’extraction du HCO₃^- par l’échange Cl^- /HCO₃^- , ce qui augmente l’H⁺ de la cellule et ainsi maintient l’échange Na⁺ /H⁺ . L’augmentation des concentrations cellulaires d’AMP cyclique et de Ca⁺⁺ libre inhibe l’échange Na⁺ /H⁺ . L’AMP cyclique et ses agonistes entraînent donc une acidification de la cellule qui, à son tour, inhibe l’échange Cl^- /HCO₃^-. Par conséquent, l’absorption des électrolytes dans l’intestin grêle et dans le gros intestin, hormis le côlon distal, peut être abaissée  par les hormones, les neurotransmetteurs et certaines substances luminales (entérotoxines bactériennes, sels biliaires, acides gras hydroxylés) qui augmentent les concentrations cellulaires d’AMP cyclique ou de Ca⁺⁺ libre. C’est pourquoi le liquide sécrété par l’organisme en réponse à ces stimuli ne peut être réabsorbé efficacement en l’absence d’acides aminés ou de sucres, sauf dans le côlon distal. Dans le jéjunum où il ne semble pas y avoir d’échange Cl^- /HCO₃^-, l’échange Na⁺ /H⁺ peut être adéquatement maintenu par la glycolyse anaérobie qui produit de l’H⁺ et aussi un peu d’ATP.

Il existe aussi certaines preuves de cotransport direct du Na⁺ et du Cl^- bien que ce phénomène soit difficile à distinguer expérimentalement de celui des échangeurs doubles. Ce mécanisme d’entrée pourrait exister dans l’iléon et dans le côlon proximal.

Dans la cellule sécrétrice, l’entrée du Cl^- en provenance du milieu ambiant contraluminal (sang ou côté séreux de l’entérocyte) est jumelée à celle du Na⁺ et probablement aussi à celle du K⁺ par un cotransporteur triple avec une stoechiométrie de 1 Na⁺ ,1 K⁺ et 2 Cl^-. Le Na⁺ qui pénètre de cette façon est ensuite recyclé dans la solution contraluminale par la pompe à Na⁺ /K⁺ (figure 7). Le K⁺ , qui pénètre grâce à la pompe et aussi au triple cotransporteur, retourne du côté contraluminal par les canaux à K⁺ . En raison du gradient du Na⁺ ,le Cl^- s’accumule au-delà de l’état d’équilibre électrochimique et peut être soit a) recyclé dans la solution contraluminale par le cotransporteur Na⁺ ,K⁺ et 2 Cl^- ou par les canaux à Cl^- de la membrane baso-latérale, soit b) sécrété dans la lumière par les canaux à Cl^- de la membrane luminale. La sécrétion du Cl^- dans la lumière produit une différence de potentiel électrique positive vers la séreuse, ce qui assure une force de conduction nécessaire à la sécrétion du Na⁺ par les voies paracellulaires. Dans la cellule sécrétrice à l’état de repos, les canaux luminaux Cl^- sont fermés; ils s’ouvrent lorsque la sécrétion est stimulée par une hormone ou par un neurotransmetteur. La sécrétion est donc déclenchée par l’ouverture de la « barrière » Cl^- dans la membrane luminale de la cellule sécrétrice.

L’AMP cyclique, le GMP cyclique et le Ca⁺⁺ sont les médiateurs intracellulaires connus de la sécrétion (tableau 2).

Ils peuvent provenir du sang, des terminaisons nerveuses, des cellules endocrines de l’épithélium (cellules APUD), d’éléments du mésenchyme, comme les lymphocytes, les plasmocytes et les mastocytes, ou être produits par les entérocytes eux-mêmes. L’action des agonistes, à l’exception des agonistes de l’AMP cyclique, des produits de la lipoxydase et de la calcitonine, est de courte durée et la désensibilisation s’effectue rapidement. Ils permettent d’ajuster précisément le transport des électrolytes plutôt que d’assurer une sécrétion soutenue.

Puisqu’il existe des hormones et des neurotransmetteurs qui stimulent la sécrétion active des électrolytes dans l’intestin, on peut s’attendre à ce qu’il y ait des agonistes qui inhibent la sécrétion ou qui stimulent l’absorption, voire qui exercent les deux rôles à la fois. Ces agonistes comprennent les adrénocorticoïdes, la noradrénaline, la somatostatine, les enképhalines et la dopamine. Les glucocorticoïdes augmentent aussi l’absorption des électrolytes dans tout le tube digestif, mais leurs mécanismes d’action sont moins bien compris que ceux de l’aldostérone. Les glucocorticoïdes agiraient, entre autres, en inhibant la phospholipase A₂ et, par conséquent, la réaction en cascade de l’acide arachidonique. Les récepteurs adrénergiques situés sur les entérocytes sont presque exclusivement de type a 2 . Le système nerveux sym-pathique qui innerve la muqueuse intestinale en libérant de la noradrénaline (un antagoniste des récepteurs a 2 ), inhibe la sécrétion des électrolytes et en stimule l’absorption. Une sympathectomie, qu’elle soit réalisée chimiquement ou chirurgicalement, provoque de la diarrhée, du moins temporairement. Les diabétiques chroniques qui présentent une atteinte du système nerveux autonome souffrent quelquefois de diarrhée persistante secondaire à la dégénérescence des fibres adrénergiques qui innervent l’intestin. La somatostatine et les enképhalines exercent aussi une action antisécrétrice.