Dans cette fiche explicative, nous allons apprendre à décrire la structure du foie et son rôle dans l’excrétion.
Le foie est un organe du corps humain. Saviez-vous que votre foie est le seul organe de votre corps capable de se régénérer ? Cela signifie que l’on peut retirer jusqu’à du foie et en faire don à quelqu’un d’autre, dans un processus connu sous le nom de transplantation de foie à donneur vivant. Après la transplantation, le foie commence immédiatement à se régénérer, à la fois dans le corps du donneur et dans le corps de la personne qui a reçu la transplantation. En seulement , les deux foies devraient se régénérer presque complètement.
Le foie est un grand organe composé de deux lobes. Il se trouve dans l’abdomen, et vous pouvez en déduire par sa position dans le corps humain sur la figure 1, qu’il fait partie du système digestif. C’est l’un des organes accessoires du système digestif. Cela signifie que la nourriture ne le traverse pas directement, mais il facilite plutôt la digestion en produisant de la bile. Bien que le foie ait de nombreuses fonctions, nous allons nous concentrer dans cette fiche explicative sur son rôle dans la désintoxication et l’excrétion.
Mot clé: Foie
Le foie est un grand organe divisé en deux lobes et situé dans l’abdomen des vertébrés, qui est responsable de diverses fonctions y compris la production de bile, la désintoxication et l’excrétion.
L’excrétion est un processus qui se produit dans les cellules en éliminant les déchets de leurs réactions métaboliques. Ces déchets peuvent être, par exemple, du dioxyde de carbone produit lors de la respiration dans les cellules musculaires. L’excrétion et la défécation sont souvent confondues à tort. Alors que l’excrétion élimine les déchets métaboliques formés par les cellules, la défécation fait référence à l’élimination finale des déchets non digérés sous forme d’excréments.
De nombreux déchets métaboliques éliminés des cellules par excrétion sont décomposés par le foie, avant d’être expulsés ou évacués de l’organisme. Ces déchets sont excrétés des autres cellules du corps et transportés par le sang vers le foie. Comme certaines de ces substances peuvent être toxiques, le foie les décompose et les neutralise. Ce processus s’appelle la désintoxication.
Définition: Excrétion
L’excrétion est l’élimination des déchets du métabolisme de l’organisme.
Définition: Désintoxication
La désintoxication est un processus par lequel des substances nocives ou toxiques sont décomposées ou neutralisées.
Exemple 1: Expliquer l’excrétion
Le foie est vital pour l’excrétion chez les humains. Laquelle des affirmations suivantes explique le mieux l’excrétion ?
- L’excrétion est l’élimination de l’excès d’eau et de nourriture du corps.
- L’excrétion est la production de sueur par les glandes sudoripares de la peau.
- L’excrétion est l’élimination des déchets du métabolisme de l’organisme.
- L’excrétion est le processus par lequel les déchets sont transformés en composés qui sont utiles au corps.
Réponse
Nous devons faire attention lorsqu’on nous demande la meilleure explication à la question. En effet, même si ce sont des questions à choix multiples, ce n’est pas évident car plus d’une réponse peut techniquement sembler correcte.
L’excrétion est un processus lors duquel les déchets des réactions métaboliques dans les cellules sont éliminés. Les réactions métaboliques comprennent la synthèse de protéines ou la dégradation du glucose pendant la respiration. Ces déchets peuvent être, par exemple, du dioxyde de carbone produit lors de la respiration dans les cellules musculaires. La définition correcte de l’excrétion doit donc inclure les déchets des réactions métaboliques.
L’excrétion et la défécation sont souvent confondues à tort. Alors que l’excrétion se réfère à l’élimination des déchets métaboliques formés par les cellules, la défécation désigne l’élimination finale des déchets non digérés sous forme d’excréments. L’excès d’eau est éliminé du corps sous forme d’urine, et l’excès de nourriture est soit stocké sous forme de graisses, soit évacué du corps sous forme d’excréments. Par conséquent, cela ne décrit pas ce qu’est l’excrétion, car la nourriture n’est pas un produit métabolique et ne peut pas être évacuée.
La sueur, composée d’eau et de sels dissous, est un exemple de produit du métabolisme, qui est excrété par les cellules du corps pour faire baisser la température du corps. Cependant, comme ce n’est pas la seule substance excrétée, ce n’est pas la meilleure explication.
Le foie, un organe excréteur, stocke des substances utiles, telles que des vitamines et des minéraux, et convertit également certains composés toxiques en composés moins toxiques. Cependant, ce ne sont pas les mêmes fonctions, et la conversion de déchets en substances utiles n’est pas considérée comme une excrétion.
Par conséquent, la meilleure explication de l’excrétion est l’élimination des déchets du métabolisme de l’organisme.
Regardons les structures macroscopiques du foie et des vaisseaux sanguins visibles à l’œil nu. Celles-ci sont illustrées à la figure 2.
Le foie joue un rôle dans le système digestif en produisant de la bile. Dans l’intestin grêle, la bile sert à émulsionner les nombreux lipides contenus dans nos aliments. L’émulsification augmente la surface des lipides sur laquelle les enzymes lipases agissent, afin d’augmenter la vitesse de digestion des lipides. Après avoir été produite par le foie, la bile circule vers la vésicule biliaire, qui, comme vous le voyez sur la figure 2, est reliée au foie par des canaux biliaires. La bile est stockée dans la vésicule biliaire jusqu’à ce qu’elle soit requise dans l’intestin grêle, lorsque des aliments contenant des lipides sont consommés.
Le préfixe hepato- vient du mot grec qui signifie « foie ». C’est pour cela que les structures du foie contiennent le mot hépatique. Par exemple, les trois principaux vaisseaux sanguins du foie sont appelés l’artère hépatique, la veine hépatique et la veine porte hépatique, et les cellules du foie sont appelées hépatocytes.
Terme clé: Hépatocyte
Un hépatocyte est un terme qui désigne une cellule du foie.
Les hépatocytes ont de nombreuses fonctions et sont donc des cellules très actives, puisqu’ils utilisent jusqu’à de l’énergie totale du corps. Ils ont besoin de beaucoup d’oxygène pour effectuer la respiration aérobie, afin de libérer l’énergie nécessaire à ses fonctions.
Les artères transportent toujours le sang hors du cœur. L’artère hépatique transporte du sang riche en oxygène du cœur vers le foie, où il se diffuse ensuite vers les hépatocytes. L’artère hépatique distribue de l’oxygène non seulement aux hépatocytes du foie, mais aussi aux organes adjacents, tels que l’estomac, le duodénum de l’intestin grêle, le pancréas et la vésicule biliaire.
Terme clé: Artère hépatique
L’artère hépatique transporte le sang oxygéné depuis le cœur vers le foie et les organes adjacents.
Les veines transportent toujours le sang vers le cœur. Il existe deux veines différentes associées au foie : la veine hépatique et la veine porte hépatique.
La veine hépatique transporte le sang désoxygéné du foie vers le cœur, en passant par un plus grand vaisseau sanguin appelé la veine cave inférieure. Les hépatocytes produisent du dioxyde de carbone pendant la respiration aérobie, qui est absorbé dans le sang. Le sang, maintenant désoxygéné, retourne vers le cœur par la veine hépatique. Depuis le cœur, le sang se rend aux poumons pour y être oxygéné, avant de refaire le tour du corps.
Terme clé: Veine hépatique
La veine hépatique transporte le sang désoxygéné du foie vers le cœur par la veine cave inférieure.
Le foie reçoit deux types de sang : l’un riche en oxygène de l’artère hépatique et l’autre riche en nutriments et en déchets de la veine porte hépatique.
La veine porte hépatique va des intestins, de la rate, du pancréas et de la vésicule biliaire au foie. Elle transporte le sang qui est non seulement riche en nutriments mais aussi en déchets métaboliques et en substances toxiques, vers les hépatocytes. En effet, le foie est le principal organe de désintoxication dans le corps. Le volume de sang que la veine porte hépatique transporte vers le foie équivaut à trois fois le volume arrivant par l’artère hépatique, dû à la présence de nombreux nutriments et toxines.
Le sang dans la veine porte hépatique transporte une grande partie des produits de la digestion. Par exemple après un repas, le sang dans la veine porte hépatique s’enrichit en glucose, en acides aminés, en cholestérol, en vitamines et en minéraux. Les substances utiles, telles que les vitamines et les minéraux, sont stockées par les hépatocytes jusqu’à ce qu’elles soient nécessaires. Elles sont libérées dans la circulation sanguine pour parvenir aux cellules du corps lorsqu’elles en ont besoin.
La veine porte hépatique transporte également des substances qui doivent être détoxifiées, neutralisées et excrétées, telles que l’excès de protéines et de dioxyde de carbone. De plus, la veine porte hépatique transporte des hormones, telles que l’insuline et le glucagon, du pancréas vers les hépatocytes.
Exemple 2: Identifier les principaux vaisseaux sanguins du foie
Voici un schéma de base du foie humain, dont il manque les noms de certains vaisseaux sanguins.
- Quel est le vaisseau sanguin indiqué par X ?
- Quel est le vaisseau sanguin indiqué par Y ?
- Quel est le vaisseau sanguin indiqué par Z ?
Réponse
L’artère hépatique transporte le sang oxygéné du cœur vers le foie, où il se diffuse ensuite dans les hépatocytes (cellules du foie). Les hépatocytes ont besoin de beaucoup d’oxygène pour effectuer la respiration aérobie, afin de libérer l’énergie nécessaire à leurs nombreuses fonctions. L’artère hépatique distribue de l’oxygène non seulement aux hépatocytes du foie, mais aussi aux organes adjacents, tels que l’estomac, le duodénum de l’intestin grêle, le pancréas et la vésicule biliaire.
La veine hépatique transporte le sang désoxygéné du foie vers le cœur, en passant par un plus grand vaisseau sanguin appelé la veine cave inférieure. Les hépatocytes produisent du dioxyde de carbone pendant la respiration aérobie, qui est absorbé dans le sang pour revenir vers le cœur par la veine hépatique. Depuis le cœur, ce sang se rend aux poumons pour y être oxygéné, avant de refaire le tour du corps.
La veine porte hépatique va des intestins, de la rate, du pancréas et de la vésicule biliaire au foie. Elle transporte du sang riche en nutriments, déchets métaboliques et toxines vers les hépatocytes. Le sang dans la veine porte hépatique transporte de nombreux produits de la digestion. Par exemple après un repas, le sang dans la veine porte hépatique s’enrichit en glucose, en acides aminés, en cholestérol, en vitamines et en minéraux. La veine porte hépatique transporte également des substances qui doivent être détoxifiées, neutralisées et excrétées, telles que l’excès de protéines et de dioxyde de carbone. De plus, la veine porte hépatique transporte des hormones, telles que l’insuline et le glucagon, du pancréas vers les hépatocytes.
Le vaisseau sanguin X s’étend du tractus gastro-intestinal au foie. Il sera donc riche en produits digestifs, et représente par conséquent la veine porte hépatique. Puisque le vaisseau sanguin Y s’étend du foie à la veine cave inférieure, il s’agit de la veine hépatique. Le vaisseau sanguin Z qui provient de l’aorte, est un vaisseau sanguin majeur transportant du sang oxygéné du cœur vers les cellules du corps. Z est donc l’artère hépatique.
Ainsi, nos bonnes réponses sont les suivantes :
- Veine porte hépatique
- Veine hépatique
- Artère hépatique
Terme clé: Veine porte hépatique
La veine porte hépatique transporte du sang riche en nutriments, en déchets et en toxines depuis les intestins, la rate, le pancréas et la vésicule biliaire vers le foie.
Chaque lobe du foie est composé d’environ 100 000 lobules de forme hexagonale. Un lobule est un petit lobe, qui est agrandi sur la figure 3. Chacun de ces lobules contient une branche du canal biliaire et chacun des vaisseaux sanguins décrits ci-dessus. Vous pouvez voir les branches des canaux biliaires transportant la bile du foie, où elle est synthétisée, à la vésicule biliaire pour y être stockée. On peut également voir les branches de la veine porte hépatique qui amènent les déchets et les produits de la digestion vers le foie, ainsi que l’artère hépatique qui alimente les hépatocytes en sang oxygéné, et la veine hépatique centrale qui transporte le sang désoxygéné du foie vers le coeur.
Chacun de ces lobules hexagonaux contient de nombreux hépatocytes. Les hépatocytes représentent environ de la masse du foie. Le contenu de l’artère hépatique et de la veine porte hépatique se mélange dans une zone appelée le sinusoïde, illustrée à la figure 4. Les hépatocytes entourent les sinusoïdes pour que le contenu du sang y soit transporté. Le sang quitte le sinusoïde par la veine hépatique. Vous pouvez également voir les branches du canal biliaire et les cellules de Kupffer sur la figure 4. Ces cellules sont des phagocytes spécialisés qui sont uniques au foie et qui ont pour fonction d’engloutir et de digérer des agents pathogènes.
Regardons de plus près les hépatocytes eux-mêmes. La plupart des hépatocytes ont un grand noyau, un grand réticulum endoplasmique et de nombreuses mitochondries.
Terme clé: Noyau
Le noyau est un organite entouré d’une double membrane et contenant les informations génétiques sous la forme de molécules d’ADN.
Terme clé: Mitochondrie
Les mitochondries sont des organites entourés d’une membrane chez les eucaryotes qui servent de site pour la respiration cellulaire et libèrent ainsi de l’énergie sous la forme d’ATP.
Leur noyau, qui contient leur matériel génétique, est généralement rond. Une caractéristique remarquable du foie est que des hépatocytes (dans un foie normal) ont plus de deux chromosomes homologues. Ils ont même parfois plus d’un noyau, comme vous pouvez le voir sur certains hépatocytes de la micrographie ci-dessous.
La tendance des hépatocytes à avoir de grands ou plusieurs noyaux continue d’intriguer la les scientifiques. On pense que cette caractéristique procure plus de copies de gènes pour la synthèse des protéines, car ces cellules sont très actives. Elle permet également de les protéger contre les dommages à l’ADN et la mort cellulaire, lorsque les cellules sont par exemple exposées à des substances toxiques.
Les hépatocytes ont un grand réticulum endoplasmique, car ils sont actifs dans la synthèse des protéines et des lipides à exporter vers d’autres cellules du corps. Les hépatocytes sont très actifs sur le plan métabolique, ils possèdent donc de nombreuses mitochondries pour effectuer la respiration et libérer une quantité d’énergie suffisante.
Exemple 3: Décrire les caractéristiques des hépatocytes
Les cellules hépatiques sont aussi appelées des hépatocytes. Lequel des énoncés suivants décrit le mieux les caractéristiques d’hépatocytes normaux ?
- Les hépatocytes normaux ont plusieurs noyaux et une membrane cellulaire épaisse.
- Les hépatocytes normaux ont une grande réserve de graisse dans la cellule et de nombreux ribosomes.
- Les hépatocytes normaux sont longs et cylindriques et contiennent de nombreux chloroplastes.
- Les hépatocytes normaux ont un grand noyau, un grand réticulum endoplasmique et de nombreuses mitochondries.
Réponse
La plupart des hépatocytes ont un grand noyau rond, et certains possèdent même deux noyaux. On pense qu’ils ont besoin de grands ou de nombreux noyaux pour fournir plus de copies de gènes pour la synthèse des protéines, car ces cellules sont très actives. Cela permet également de les protéger contre les dommages à l’ADN et la mort cellulaire, lorsque les cellules sont par exemple exposées à des substances toxiques.
Les hépatocytes ont un grand réticulum endoplasmique, car ils sont actifs dans la synthèse des protéines et des lipides à exporter vers d’autres cellules du corps. Les hépatocytes sont très actifs sur le plan métabolique, alors ils ont aussi beaucoup de mitochondries pour effectuer la respiration et libérer une quantité d’énergie suffisante.
La membrane cellulaire des hépatocytes ne diffère pas tellement de toute autre cellule eucaryote. Plus précisément, son épaisseur ne diffère pas, car la bicouche phospholipide a presque toujours le même diamètre quelle que soit la fonction de la cellule.
Bien que les hépatocytes stockent la graisse et contiennent des ribosomes, ce ne sont pas des caractéristiques uniques à ces cellules.
Les hépatocytes sont des cellules animales, ce qui signifie qu’ils ne réalisent pas de photosynthèse. Par conséquent, ils ne contiennent pas de chloroplastes, c’est à dire le site de la photosynthèse chez les plantes et certains protistes et bactéries.
Par conséquent, la meilleure description des caractéristiques des hépatocytes normaux est qu’ils ont un grand noyau, un grand réticulum endoplasmique et de nombreuses mitochondries.
Le foie joue un rôle essentiel dans la décomposition des déchets métaboliques nocifs ou en excès.
Certaines substances produites ou ingérées par le corps sont toxiques et doivent être éliminées. Par exemple, les boissons alcoolisées contiennent de l’éthanol, qui est toxique car il dissout les phospholipides dans les membranes cellulaires, ce qui les décompose. Si l’éthanol est ingéré, le foie travaille dur pour le convertir en une forme moins toxique pour l’excrétion.
Le foie encaisse la majorité des dommages causés par cette toxine. Une consommation d’alcool excessive peut endommager les hépatocytes au point de développer une cirrhose du foie irréversible, qui est une cicatrisation du foie. La figure 6 illustre la différence entre l’aspect d’un foie en bonne santé et celui d’un foie atteint de cirrhose.
Voyons une autre fonction du foie : la désamination. Les acides aminés qui se forment lors de la digestion des protéines ne peuvent pas tous être stockés par le corps humain. L’excès d’acides aminés est délivré aux hépatocytes par la veine porte hépatique. Le groupe amino est enlevé de l’acide aminé, ce qui le transforme en un acide organique pouvant être utilisé par les cellules, en libérant de l’ammoniac comme sous-produit.
Terme clé: Désamination
La désamination est le processus par lequel le groupe amino est éliminé des acides aminés par le foie :
Terme clé: Ammoniac
L’ammoniac est un sous-produit de la désamination, qui est très toxique pour les animaux.
L’ammoniac, produit lors de la désamination, est très toxique pour les Hommes, il doit donc être transformé en une autre forme pour être excrété en toute sécurité. L’ammoniac est détoxifié par les hépatocytes du foie, en partie dans leurs mitochondries. Le processus de désintoxication de l’ammoniac, appelé le cycle de l’ornithine ou parfois le cycle de l’urée, est résumé dans la figure 7.
Le cycle de l’ornithine convertit l’ammoniac toxique en urée relativement inoffensive. Le cycle de l’ornithine utilise le dioxyde de carbone produit lors de la respiration cellulaire et trois acides aminés : l’ornithine, la citrulline et l’arginine. Ils sont utilisés avec un certain nombre d’enzymes pour convertir l’ammoniac en urée et en eau. L’urée est ensuite transportée vers les reins pour être excrétée par le corps sous forme d’urine.
Terme clé: Urée
L’urée est un déchet azoté du métabolisme des protéines dans le foie, qui est excrété par le corps dans l’urine.
Exemple 4: Décrire le processus de désamination
Une fonction importante du foie dans le corps humain est d’effectuer la désamination des acides aminés. Qu’arrive-t-il à un acide aminé lors de la désamination ?
Réponse
Les acides aminés qui se forment lors de la digestion des protéines ne peuvent pas tous être stockés par le corps humain. L’excès d’acides aminés est apporté aux hépatocytes (cellules du foie) par la veine porte hépatique à partir de l’intestin grêle.
La désamination se produit dans ces hépatocytes. Ce processus consiste à éliminer le groupe amino des acides aminés. Cela transforme l’acide aminé en un acide organique qui peut être utilisé par les cellules, ce qui libère de l’ammoniac comme sous-produit :
L’ammoniac est très toxique pour les Hommes, il doit donc être transformé en une autre forme pour être éliminé de l’organisme.
Par conséquent, un acide aminé a un groupe amino d’éliminé lors de la désamination.
Exemple 5: Expliquer l’importance du cycle de l’ornithine
L’ammoniac est un produit de la désamination, et il est transformé en urée par le cycle de l’ornithine (urée). Pourquoi cette transformation est-elle si importante ?
Réponse
Les acides aminés formés lors de la digestion des protéines ne peuvent pas tous être stockés par le corps. L’excès d’acides aminés est apporté aux hépatocytes (cellules du foie) par la veine porte hépatique. Le groupe amino est enlevé de l’acide aminé, le convertissant en un acide organique pouvant être utilisé par les cellules, et en ammoniac libéré comme sous-produit. L’ammoniac est très toxique pour les Hommes, il doit donc être converti en une autre forme pour être excrété en toute sécurité. Les hépatocytes y parviennent grâce à un processus appelé le cycle de l’ornithine ou parfois cycle de l’urée.
Le cycle de l’ornithine convertit l’ammoniac toxique en urée moins toxique. Ce cycle utilise le dioxyde de carbone produit lors de la respiration cellulaire et trois acides aminés : l’ornithine, la citrulline et l’arginine. Ceux-ci sont utilisés avec un certain nombre d’enzymes pour convertir l’ammoniac en urée et en eau. L’urée est ensuite transportée vers les reins pour être excrétée par le corps sous forme d’urine.
Par conséquent, cette transformation est importante car l’ammoniac est très toxique et ne peut pas être stocké dans le corps humain.
Exemple 6: Identifier les réactifs dans le cycle de l’ornithine
Voici un schéma simplifié du cycle de l’ornithine (urée) dans le foie. Quel composé a été remplacé par X ?
Réponse
Les acides aminés formés lors de la digestion des protéines ne peuvent pas tous être stockés par le corps. L’excès d’acides aminés est apporté aux hépatocytes (cellules du foie) par la veine porte hépatique. Le groupe amino est retiré de l’acide aminé, le convertissant en un acide organique à utiliser par les cellules, et en ammoniac libéré comme sous-produit. L’ammoniac est très toxique pour les Hommes et ne peut pas être stocké dans le corps, il doit donc être converti en une autre forme pour être excrété en toute sécurité. Les hépatocytes y parviennent grâce à un processus appelé le cycle de l’ornithine ou parfois le cycle de l’urée.
Le cycle de l’ornithine convertit l’ammoniac toxique en urée moins toxique. Ce cycle utilise le dioxyde de carbone produit lors de la respiration cellulaire et trois acides aminés : l’ornithine, la citrulline et l’arginine. Ils sont utilisées avec un certain nombre d’enzymes pour convertir l’ammoniac en urée et en eau. L’urée est ensuite transportée vers les reins pour être excrétée par le corps sous forme d’urine.
Par conséquent, le composé X est l’ammoniac.
Récapitulons certains des points clés que nous avons abordés dans cette fiche explicative.
Points clés
- L’artère hépatique apporte du sang oxygéné au foie, et la veine hépatique élimine le sang désoxygéné du foie.
- La veine porte hépatique transporte du sang riche en produits digestifs de l’intestin grêle vers le foie ainsi que des substances toxiques à détoxifier.
- Les hépatocytes ont de grands noyaux, un grand réticulum endoplasmique et de nombreuses mitochondries.
- Deux des principaux rôles du foie sont la désintoxication et la désamination.
