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Action de substances pharmacodynamiques sur les muscles lisses du 
jabot-gésier du ver de terre

Les images peuvent être obtenues en plus grand formant en cliquant dessus avec le bouton gauche de la souris.

Introduction

Les différents types de muscles, muscles striés volontaires, muscle strié cardiaque et muscles lisses, diffèrent par leur structure et par certaines de leurs propriétés. Les muscles lisses possèdent notamment la capacité de se contracter spontanément et de répondre à diverses substances pharmacodynamiques par une modification de la fréquence et/ou de l’amplitude des contractions spontanées. Certains muscles lisses d'invertébrés ont des caractéristiques analogues à celles des muscles lisses de vertébrés ce qui permet de les utiliser comme modèles expérimentaux à la place de ces derniers. C'est notamment le cas de la partie moyenne du tube digestif du ver de terre constituée d'un jabot et d'un gésier. Une fois isolé du corps dans un milieu adéquat, l’ensemble jabot-gésier présente, comme plusieurs régions du tube digestif des vertébrés, des contractions spontanées dont la fréquence et l’amplitude peuvent être mesurées avec un dispositif approprié. En outre, l'activité de ces muscles est modulée par différentes substances chimiques qui agissent également sur les muscles lisses de vertébrés. Le tube digestif du ver de terre constitue un modèle intéressant pour explorer les propriétés des muscles lisses. Il est facile de se procurer des vers de terre et de les conserver en élevage pendant de longues périodes. La dissection permettant le prélèvement du jabot et du gésier ne présente pas de difficulté particulière et l’enregistrement des contractions musculaires peut être réalisé aisément avec un système d’acquisition informatisé en utilisant un transducteur de force, capteur disponible chez les principaux fabricants. En testant l'action de différentes substances pharmacodynamiques sur ce modèle, il est possible de réaliser la caractérisation pharmacologique des récepteurs impliqués.

  • Matériel et méthodes

  •  
    • Prélèvement de l'ensemble jabot-gésier
Les extrémités antérieure et postérieure du ver se distinguent par leur forme. La tête correspond à l’extrémité pointue de l’animal tandis que l’extrémité postérieure est élargie et aplatie. En arrière de la tête, environ au tiers de la longueur de l’animal, on distingue le clitellum, zone plus épaisse que le reste du corps qui contient de nombreuses glandes sécrétant le mucus qui enveloppe les cocons de ponte. La position du clitellum est caractéristique de chaque espèce. Chez le lombric, Lumbricus terrestris, il s’étend des segments 31 à 37.
 
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Morphologie externe du ver de terre
 

 
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Ver entier épinglé
Le ver est anesthésié en le plongeant dans une solution d'éthanol à 5 % jusqu'à ce qu'il devienne flasque et aréactif. 
Il est alors fixé à une planchette à dissection par deux épingles enfoncées respectivement dans la tête et en arrière du clitellum.
La dissection est destinée à prélever intact l’ensemble jabot-gésier.
Inciser la paroi du corps avec des ciseaux fins dans la région antérieure le long d’une ligne dorsale allant de la tête à l’arrière du clitellum et écarter les parois du corps avant de les épingler de part et d’autre de l’incision.
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Ouverture de la paroi du corps
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Résultat

Le tube digestif s’étend d’un bout à l’autre du corps. De la bouche à l’anus, il comporte successivement le pharynx, l’œsophage, le jabot et le gésier puis l’intestin.
Le jabot et le gésier sont situés en arrière des vésicules séminales facilement identifiables une fois ouverte la paroi de la région antérieure du corps. 
Le jabot ne semble pas jouer de rôle important dans la digestion tandis que le gésier qui contient des particules minérales venues du sol assure le broyage des aliments par les contractions de son épaisse paroi musculaire.
Un fil est passé sous l’extrémité antérieure du jabot et un autre sous l’extrémité postérieure du gésier. L’ensemble jabot-gésier est libéré de ses attaches en incisant les dissépiments, cloisons transparentes séparant les anneaux, puis chaque fil est ligaturé solidement autour du tube digestif. 
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Passage des fils
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L'ensemble jabot-gésier isolé
L’ensemble jabot-gésier est alors extrait du corps en sectionnant le tube digestif en avant et en arrière et en éliminant les dernières adhérences. Il est placé dans un récipient contenant le liquide de survie aéré par un bulleur d’aquarium.
    • Montage
L’enregistrement des contractions de l’ensemble jabot gésier nécessite une cuve de survie constituée d’un tube rempli de liquide physiologique aéré en permanence avec une pompe d’aquarium. L’organe est fixé au fond du tube par l’un des deux fils, l’autre fil étant fixé au levier du transducteur de force. 
Le levier est relié à un potentiomètre liquide inclus dans un pont de mesure alimenté par une pile de telle sorte que tout déplacement du levier se traduit par une variation proportionnelle de la tension électrique. Les sorties du pont sont connectées à une entrée de l’interface d’acquisition pilotée par un logiciel généraliste. Dans ces conditions, toute contraction de l’ensemble jabot-gésier se traduit par une déflexion du tracé sur l’écran de l’ordinateur.
    • Mesures
L’ensemble jabot-gésier est d’abord placé dans la chambre de survie remplie de liquide physiologique aéré dans le but de mesurer la fréquence et l’amplitude des contractions spontanées en l’absence de tout traitement. 
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Montage utilisé
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Détails du montage

Après la mise en place de l’organe dans la cuve, un temps de récupération de quelques minutes doit lui être laissé jusqu’à ce que des contractions spontanées et régulières soient observées.
La tension mesurée est proportionnelle à l'intensité des contractions et peut être convertie en unités conventionnelles en étalonnant le capteur avec des poids appropriés.
La fréquence des contractions peut varier entre 2 et 10 Hz selon les échantillons et varie également en fonction de la température.
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Contractions spontanées de l'ensemble jabot-gésier
(à gauche, immédiatement après la mise en place de l'échantillon ; à droite, après quelques minutes de repos.)
Noter la régularisation de la fréquence et de l'amplitude des contractions après récupération.
On peut alors tester l’action de différents facteurs sur l’activité des muscles lisses qui constituent l’essentiel de la paroi des organes isolés. Diverses substances chimiques peuvent être testées ainsi que d’autres types de stimulus comme un étirement brusque ou un choc électrique.
  • Résultats

  •  
    • Action de l'acétylcholine
Une solution stock d'acétylcholine a été préparée dans du liquide physiologique et des dilutions ont été réalisées ensuite de façon à ce que l'addition d'un mL de solution d'acétylcholine dans la cuve (contenant 30 mL de liquide physiologique) donne des concentrations finales comprises entre 5 nmol.L-1 et 1,4 µmol.L-1
Pour chaque mesure, la solution d'acétylcholine est ajoutée après une à deux minutes d'enregistrement et elle est injectée vivement dans le liquide physiologique avec une seringue de 1 mL de façon à ce que le mélange s'effectue rapidement. L'enregistrement est ensuite poursuivi pendant 5 à 10 minutes. Après l'enregistrement, la cuve est vidangée et remplie de nouveau de liquide physiologique et cette opération est répétée une seconde fois pour bien rincer l'ensemble jabot-gésier jusqu'à ce que la fréquence et l'amplitude des contractions reviennent à leur valeur initiale.
Les différents enregistrements obtenus avec des concentrations croissantes d'acétylcholine ont été superposés de façon à en faciliter la lecture. Ils sont présentés ci-dessous.
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Addition d'acétylcholine à t = 90 s
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Addition d'acétylcholine
t = 90 s (235 nM) ; t = 120 s (470 nM)
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Addition d'acétylcholine à t = 120 s
On constate que l'addition de concentrations croissantes d'acétylcholine dans le liquide physiologique augmente l'intensité et la fréquence des contractions spontanées de l'ensemble jabot-gésier. L'action de l'acétylcholine se manifeste à partir d'un seuil compris entre 5 et 24 nm.L-1 et atteint un maximum à partir de 940 nmol.L-1, concentration conduisant au tétanos de l'organe. Au delà de ce maximum une augmentation de la concentration ne modifie plus la réponse. 
L'acétylcholine exerce son action en augmentant à la fois l'amplitude maximale de la contraction, le tonus de l'organe lors de la relaxation et la fréquence des contractions.
    • Construction de la courbe dose-réponse
Pour construire la courbe dose-réponse, on a utilisé l'effet exercé sur le tonus de l'organe. Pour chaque concentration du neurotransmetteur la différence entre la valeur minimale atteinte lors de la relaxation de l'organe après addition d'acétylcholine et la valeur minimale atteinte lors de la relaxation avant addition d'acétylcholine a été calculée et reportée sur un graphique en fonction de la concentration en acétylcholine.
Le graphique ci contre présente les résultats obtenus.

Courbe dose - réponse pour l'acétylcholine
    • Action de l'ésérine
Si l'acétylcholine est un neurotransmetteur physiologique au niveau des muscles lisses de l'ensemble jabot-gésier, elle devrait être associée avec une acétylcholinestérase comme c'est le cas habituellement avec ce neurotransmetteur. 
Dans ce cas, l'addition d'un inhibiteur de l'acétylcholinestérase comme l'ésérine au liquide physiologique devrait se traduire par un renforcement des contractions.
Les résultats ci-contre montrent qu'il en est bien ainsi lorsque de l'ésérine à une concentration finale de  1mg.L-1 est ajoutée dans la cuve alors que l'action de l'acétylcholine est en train de se dissiper. 
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Addition d'ésérine à t = 180 s
 
  • Conclusion
L'ensemble jabot-gésier du ver de terre constitue un modèle intéressant pour étudier, notamment en travaux pratiques, l'action de diverses substances pharmacodynamiques sur le muscle lisse. Les résultats obtenus montrent ainsi que l'acétylcholine stimule l'activité du muscle lisse de ver de terre comme elle le fait chez les vertébrés et que son action est renforcée par la présence d'ésérine. 
En utilisant d'autres neurotransmetteurs, leurs agonistes et leurs antagonistes, il est possible de mener une caractérisation pharmacologique plus précise de certains des neurotransmetteurs et des récepteurs impliqués dans le fonctionnement de ces muscles.
Les expériences correspondantes et les résultats obtenus sont présentés sur la page "Caractérisation pharmacologique des récepteurs cholinergiques du tube digestif du ver de terre". 
D'autres résultats concernant l'action de diverses substances pharmacodynamiques sont présentés à la page "Diversité des récepteurs des muscles lisses dans le jabot-gésier du ver de terre".

ANNEXES
  • Liquide physiologique
    • NaCl   7,1 g
    • KCl   0,3 g
    • NaHCO3  1,5 g
    • NaH2PO4  0,55 g
    • MgCl2   0,2 g
    • CaCl2   0,22 g
    • Glucose  1 g
    Dissoudre dans un litre d’eau distillée et ajuster le pH à 7,3.



On peut ramasser des vers de terre dans la nature ou s'en procurer dans les magasins d'articles de pêche qui vendent différentes espèces élevées spécialement pour fournir des appâts vivants.


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