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Vidéo de la leçon : Le Foie Biologie

Dans cette vidéo, nous allons apprendre à décrire la structure du foie et le rôle du foie dans l’excrétion.

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Transcription de vidéo

Dans cette vidéo, nous allons apprendre à décrire la structure du foie, d’abord à l’échelle macroscopique, comme s’il était observé à l’œil nu, puis à l’échelle microscopique. Nous apprendrons également les principaux rôles du foie, qui incluent la détoxification des substances nocives et l'excrétion.

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 60% 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, les deux foies commencent immédiatement à se régénérer, à la fois dans la partie du donneur et dans celle qui a été transplantée. En seulement huit semaines, les deux foies devraient s'être presque entièrement régénérés, il s'agit donc d'un organe unique.

Cette figure montre la position du foie dans le système digestif humain. Comme vous pouvez le voir, le foie est un organe plutôt grand composé de deux lobes principaux et qui se trouve dans l’abdomen des vertébrés tels que l’Homme. Le foie est parfois connu comme l’un des organes accessoires du système digestif. Cela signifie que le foie n’a pas d’aliments qui passent dedans lorsqu’ils traversent le système digestif, mais qu’il facilite plutôt le processus digestif en produisant une substance appelée bile.

La bile sert à la digestion des lipides dans l’intestin grêle. Le foie joue également un rôle clé dans la désintoxication des substances nocives et dans l’excrétion. Bien que le foie ait de nombreuses fonctions, dans cette vidéo, nous allons nous concentrer sur son rôle dans la désintoxication et l’excrétion.

L'excrétion est un processus qui se produit dans presque toutes les cellules du corps humain, au cours duquel les déchets des réactions métaboliques sont éliminés. Les déchets peuvent être, par exemple, du dioxyde de carbone, un produit de la respiration cellulaire dans les cellules musculaires qui doit être éliminé des cellules. Le processus d’élimination de ces déchets métaboliques hors des cellules est appelé excrétion.

Il existe de nombreux autres déchets produits dans les différentes cellules corporelles, tels que l’urée. Ils doivent être excrétés pour éviter qu'ils ne causent des dommages. De nombreux déchets métaboliques qui sont éliminés des cellules par excrétion sont également décomposés par le foie avant d’être éliminés de l’organisme. Ces déchets sont excrétés des cellules corporelles dans la circulation sanguine, où ils peuvent être facilement transportés vers le foie. Une fois que ces substances ont atteint le foie, celui-ci effectue un processus appelé détoxification. La désintoxication est le processus par lequel ces substances nocives ou toxiques sont décomposées ou neutralisées par le foie.

Nous approfondirons un peu plus sur l'excrétion et la détoxification dans le foie plus tard dans la vidéo. Mais d’abord, analysons les structures macroscopiques du foie, qui sont visibles à l’œil nu. Nous avons légèrement modifié la couleur du foie ici pour que l'on puisse plus facilement distinguer les vaisseaux sanguins qui lui sont associés. Comme nous venons de l’apprendre, le foie joue un rôle clé dans le système digestif en produisant de la bile.

Après avoir été produite par le foie, la bile est transportée vers un organe appelé la vésicule biliaire, qui est reliée au foie par des vaisseaux appelés canaux biliaires. La bile est stockée dans la vésicule biliaire jusqu’à l’ingestion d’aliments contenant des lipides, qui nécessite le transfert de bile dans le duodénum, la première partie de l’intestin grêle. La bile émulsionne les lipides contenus dans notre alimentation une fois arrivée dans le duodénum. Ainsi, lorsque l’on mange des aliments riche en lipides, la bile est transportée de la vésicule biliaire puis le long des canaux biliaires jusqu’au duodénum.

Voyons ce que deviennent les lipides lorsqu'ils interagissent avec la bile dans le duodénum. Les lipides sont insolubles dans l’eau, donc quand ils se trouvent dans l’intestin grêle, ils forment de gros globules qui ressemblent un peu à ceci. Les enzymes lipases, représentées par ces flèches bleues, ne peuvent donc décomposer les lipides que sur une petite surface, puisque les lipases sont solubles dans l’eau. Donc elles ne peuvent qu'entourer ces grosses gouttelettes de lipides. Cependant, lorsque la bile est introduite dans le mélange, elle émulsifie les lipides, ce qui signifie qu'ils se multiplient en gouttelettes plus petites qui se dispersent. La surface du lipide sur laquelle les enzymes lipase peuvent agir pour décomposer efficacement les lipides est donc plus grande, ce qui augmente le taux de digestion des lipides.

Mis à part les canaux biliaires, de nombreux autres vaisseaux sanguins sont associés au foie. Alors ajoutons-les maintenant à notre schéma. Les structures indiquées en bleu sont des ramifications de la veine hépatique, tandis que celles indiquées en rouge sont des ramifications de l'artère hépatique. Si vous trouvez que le foie n’est pas assez coloré ou complexe à votre goût, il existe un autre vaisseau alimentant le foie appelé veine porte hépatique, représenté ici en rose. Vous avez peut-être remarqué que chacun de ces vaisseaux contient ce terme hépatique. En effet, le suffixe hépat- vient du mot grec signifiant «foie», ce qui explique aussi pourquoi les cellules du foie sont appelées «hépatocytes», puisque «hépat» signifie foie et -cyte signifie cellule.

Les hépatocytes ont de nombreuses fonctions et sont donc des cellules très actives, consommant jusqu’à 20 pour cent de l’énergie totale de l’organisme. Elles requiert beaucoup de glucose et d’oxygène pour effectuer la respiration cellulaire qui libère l’énergie nécessaire à leurs fonctions. Nous allons bientôt voir plus en détail la structure des hépatocytes. Mais tout d'abord, voyons à quoi servent tous ces différents vaisseaux sanguins et comment les hépatocytes reçoivent un approvisionnement aussi important en glucose, en oxygène et en déchets métaboliques.

Les artères évacuent toujours le sang hors du cœur. En fait, un vaisseau appelé aorte se ramifie à partir du cœur et achemine le sang riche en oxygène dans l'artère hépatique en direction des tissus de l'organisme, y compris le foie, où l'oxygène peut se diffuser dans les hépatocytes. L’artère hépatique apporte de l’oxygène non seulement aux hépatocytes du foie, mais également aux organes adjacents, tels que l’intestin grêle, le pancréas et la vésicule biliaire. Donc, en résumé, nous pouvons voir que l’artère hépatique transporte du sang riche en oxygène du cœur au foie et aux organes voisins.

Les veines ont tendance à emmener le sang des tissus corporels vers le cœur. La veine hépatique évacue le sang désoxygéné du foie par un vaisseau plus grand appelé veine cave inférieure. Ce sang peut ensuite pénétrer dans le cœur par la veine cave inférieure pour être pompé et envoyé vers les poumons où ils seront à nouveau oxygéné. Les hépatocytes du foie produisent du dioxyde de carbone lors de la respiration aérobie, qui passe dans le sang. C’est donc le dioxyde de carbone qui est transporté dans le sang désoxygéné de la veine hépatique au cœur. Donc, en résumé, la fonction clé de la veine hépatique est de transporter le sang désoxygéné du foie au cœur.

Mais vous avez peut-être constaté qu’il existe une autre veine associée au foie, la veine porte hépatique. Alors, que fait cette veine? Le foie reçoit deux apports de sang, l’un riche en oxygène à partir de l’artère hépatique et l’autre riche en éléments nutritifs et en déchets à partir de la veine porte hépatique. La veine porte hépatique transporte ce sang riche en éléments nutritifs, en déchets et même en toxines depuis de nombreux organes différents, dont le pancréas, les intestins, la rate et la vésicule biliaire. En effet, le foie est l’organe principal de la désintoxication de l’organisme, mais il nécessite également des nutriments pour fonctionner.

Le sang dans la veine porte hépatique transporte une grande partie des produits de la digestion vers le foie. Voyons donc à quoi ils correspondent exactement. Après un repas, le sang de la veine porte hépatique sera riche en glucose, en acides aminés, en cholestérol, en vitamines et en minéraux. Les substances utiles, telles que les vitamines et les minéraux, sont stockées dans les hépatocytes jusqu'à ce qu’elles soient nécessaires, auquel cas elles seront libérées dans le sang via la veine hépatique pour parvenir aux cellules corporelles.

La veine porte hépatique transporte également des substances qui doivent être détoxifiées, neutralisées et excrétées, telles que l’excès de protéines et le 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 volume de sang acheminé au foie par la veine porte hépatique est en fait trois fois plus important que le volume provenant de l'artère hépatique, car il transporte une grande quantité de nutriments et de toxines.

Effaçons certaines de ces structures et organes afin de se focaliser sur le foie lui-même. Chacun des deux lobes du foie contient environ 100000 lobules de forme hexagonale, des petits lobes que l’on peut voir agrandis ici. Comme nous allons observer des structures qui ne sont plus visibles à l’œil nu, il ne s’agit plus de la structure macroscopique. Nous passons à présent à la structure microscopique, qui n’est visible qu’au microscope.

Chacun des lobules contient plusieurs embranchements du canal biliaire, que l'on voit ici en vert, plusieurs embranchements de la veine porte hépatique, en rose, des branches de l'artère hépatique, en rouge, et une grande branche centrale de la veine hépatique, en bleu.

Regardons de plus près un segment du lobule. Les ramifications du canal biliaire, représenté en vert, délivre la bile qui est synthétisée dans les hépatocytes du foie à la vésicule biliaire où elle est stockée. Les branches de la veine porte hépatique, en rose, apportent des déchets et les produits de la digestion au foie, afin qu’ils pénètrent directement dans les hépatocytes. Les ramifications de l’artère hépatique, indiquées en rouge, alimentent les hépatocytes en sang oxygéné. Une fois que les hépatocytes ont utilisé suffisamment de nutriments, une branche de la veine hépatique, indiquée en bleu, emmène le sang désoxygéné au cœur.

Comme vous pouvez le voir, le contenu de l’artère hépatique et de la veine porte hépatique se mélangent dans une zone appelée sinusoïde. Les hépatocytes entourent le sinusoïde, pour que le contenu du sang y soit transporté. Ainsi, chaque sinusoïde contiendra un mélange de nutriments et de déchets.

Chacun des lobules hexagonaux contient de nombreux hépatocytes, qui représentent environ 80 pour cent de la masse totale du foie. Alors regardons de plus près l’un de ces hépatocytes. La plupart des hépatocytes ont un grand noyau central, un réticulum endoplasmique conséquent et de nombreuses mitochondries. Certains des hépatocytes ont la caractéristique remarquable d’avoir plusieurs noyaux. Les scientifiques s’interrogent encore sur la raison. Mais on pense que c’est pour fournir davantage de copies de gènes pour la synthèse des protéines, car ces cellules sont très actives. Cela pourrait également fournir à ces cellules une plus grande protection contre les dommages ADN et la mort cellulaire, puisqu’elle sont exposées à des substances toxiques.

Les hépatocytes ont un réticulum endoplasmique proéminent car ils sont actifs dans la synthèse des protéines et des lipides qui seront exportés vers d’autres cellules corporelles. Comme les hépatocytes sont très actifs sur le plan métabolique, ils ont de nombreuses mitochondries qui effectuent la respiration pour libérer suffisamment d’énergie.

Maintenant que nous avons plus d’informations sur la structure du foie et ses composants microscopiques, nous allons en apprendre davantage sur certaines des fonctions essentielles du foie. L’un des rôles que joue le foie est de décomposer l’excès de déchets métaboliques nocifs. Certaines substances qui pourraient être produites ou ingérées par l’organisme sont toxiques et doivent être éliminées.

Par exemple, les boissons alcoolisées contiennent une substance appelée éthanol. Si l'on consomme trop d'éthanol, il devient toxique pour les cellules. Cela est dû au fait qu'il interfère avec la bicouche phospholipidique de la membrane cellulaire même. En fait, l’éthanol peut même dissoudre les phospholipides. Pour éviter la rupture de la membrane cellulaire, et donc la destruction de la cellule elle-même, l'éthanol peut être transporté vers le foie. Les cellules du foie peuvent convertir l’éthanol en une forme moins toxique, qui peut ensuite être excrétée puis éliminée de l’organisme.

Le foie travaille dur pour remplir cette fonction, mais il subit également la majorité des dommages causés par cette toxine. En effet, une surconsommation excessive et continue d'alcool peut endommager les hépatocytes au point de provoquer une cirrhose du foie irréversible, qui est une cicatrisation du foie. Cette figure donne un exemple de ce à quoi pourrait ressembler un foie atteint de cirrhose comparé à un foie en bonne santé au dessus.

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. En fait, les acides aminés en excès sont transportés vers le foie par la veine porte hépatique du système digestif. Lorsqu'un acide aminé pénètre dans un hépatocyte, un groupe amine peut lui être retiré. Le groupe amine est indiqué par cette boîte rose au sein d’un acide aminé typique. L’élimination du groupe amine convertit l’acide aminé en un acide organique et une substance appelée ammoniaque.

Alors que l’acide organique peut être utile à différentes cellules corporelles, le sous-produit de l’ammoniaque est très toxique. Il doit donc être converti sous une autre forme pour être excrété en toute sécurité. L’ammoniaque est détoxifié par les hépatocytes du foie, en partie dans leurs mitochondries. Le processus de désintoxication de l’ammoniaque est appelé le cycle de l’ornithine ou parfois le cycle de l’urée. Voyons de quoi il s’agit.

On l’appelle le cycle de l’ornithine, car il implique trois acides aminés qui comprennent l’ornithine, la citrulline et l’arginine. On l’appelle parfois le cycle de l’urée parce qu’il implique la conversion d’ammoniaque toxique en une substance relativement inoffensive appelée urée. Le cycle de l’ornithine utilise également le dioxyde de carbone libéré lors de la respiration cellulaire, ces trois acides aminés et un certain nombre d’enzymes différentes pour convertir l’ammoniaque en urée et en eau. L’urée produite est ensuite transportée vers les reins pour être éliminée de l’organisme sous forme d’urine.

Maintenant que nous connaissons davantage de choses sur la structure et la fonction du foie, tentons une question pratique.

Le schéma illustre le cycle de l'ornithine, ou de l'urée, qui se produit dans le foie. Quel composé est indiqué par X?

Pour déterminer quel est le composé manquant, apprenons-en d’abord un peu plus sur le cycle de l’ornithine. Les acides aminés formés lors de la digestion des protéines ne peuvent pas tous être stockés par l’organisme. L’excès d’acides aminés est transmis aux cellules du foie par une veine appelée veine porte hépatique qui part du système digestif. Le groupe amine, représenté ici en rose, est enlevé de l’acide aminé dans le foie, ce qui génère un acide organique pouvant être utilisé par les cellules corporelles, ainsi qu’une substance toxique appelée ammoniaque.

Comme l’ammoniaque est toxique, il ne peut pas être stocké par les cellules du corps humain, il doit donc être converti en une autre forme pour être excrété sans danger. Les cellules du foie effectuent cette conversion par le biais d’un processus appelé cycle de l’ornithine, parfois appelé cycle de l’urée.

Le cycle de l’ornithine fait intervenir le dioxyde de carbone, qui est un produit de la respiration cellulaire, et trois acides aminés: l’ornithine, la citrulline et l’arginine. Ces substances et un certain nombre d’enzymes sont utilisées pour convertir l’ammoniaque toxique en une substance relativement inoffensive appelée urée. L’eau est également générée en tant que sous-produit. L’urée peut ensuite être transportée vers les reins pour être éliminée de l’organisme dans l’urine. Comme il s’agit d’une substance qui doit être détoxifiée, nous pouvons en déduire que le composé X est l’ammoniaque.

Récapitulons certains des points clés que nous avons abordés dans cette vidéo. L’artère hépatique livre du sang oxygéné au foie, tandis que la veine hépatique élimine le sang désoxygéné du foie. La veine porte hépatique apporte du sang riche en produits digestifs de l’intestin grêle au foie, ainsi que des substances toxiques à détoxifier. Les hépatocytes, qui constituent la majorité des cellules du foie, sont adaptés à leurs fonctions grâce à leurs grands noyaux, à leur réticulum endoplasmique conséquent et aux nombreuses mitochondries qui produisent de l’énergie. Certains des rôles principaux du foie incluent la désintoxication, la désamination et l’excrétion.

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