Sécrétion biliaire

HEPATOBASE
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Sécrétion biliaire

André GÉROLAMI

INSERM, U. 260, faculté de médecine, 27, boulevard Jean-Moulin, 13385 Marseille Cedex 05, France.

REVUE : Hépato-Gastro. Vol. 3, n° 2, mars-avril 1996 : 139-47

RESUME :

Les mécanismes de la sécrétion biliaire permettent d'assurer le transport de détergents, de substances peu solubles dans l'eau, de xénobiotiques dans des conditions physicochimiques qui limitent la toxicité ou le risque de précipitation de ces substances au niveau des voies biliaires. Les hépatocytes assurent le transfert vectoriel entre leur membrane basolatérale et leur membrane canaliculaire des sels biliaires, de la bilirubine et des xénobiotiques anioniques par un système qui fait intervenir un gradient de potentiel transcellulaire (- 30 mV) et une série de transporteurs qui commencent à être identifiés au niveau de la membrane basolatérale et de la membrane canaliculaire. Ces transporteurs ont souvent une activité ATPase fournissant un supplément d'énergie qui explique la sécrétion à forte concentration des sels biliaires et de la bilirubine. Au cours du transport intrahépatocytaire qui reste mal connu, la conjugaison des anions sécrétés augmente leur polarité et donc leur solubilité dans l'eau, ce qui contribue à leur forte concentration dans la bile canaliculaire. Le transport de xénobiotiques cationiques est permis par une protéine canaliculaire du groupe des MDR1, celui de certaines protéines spécifiques par un transport vésiculaire. A l'état physiologique et dans la plupart des espèces, les sels biliaires sont quantitativement de loin les plus importants des anions transportés. Leur effet détergent potentiellement toxique est atténué parce qu'ils permettent la sécrétion de vésicules de phospholipides avec lesquels ils formeront des micelles mixtes, ce qui assure également une élimination de cholestérol. La sécrétion des sels biliaires entraîne une diffusion de sodium et d'autres électrolytes cationiques par les jonctions serrées des canalicules biliaires avec diffusion d'eau par effet osmotique. Une dilution supplémentaire est assurée par une sécrétion d'eau secondaire au transport canaliculaire de glutathion et de bicarbonates, et, dans certaines espèces, par une sécrétion d'eau et de bicarbonates d'origine canalaire. L'équilibre physicochimique de la bile est modifié dans la vésicule biliaire, par absorption de sodium liée à un échange Na+H+. L'acidification et la concentration qui en résultent empêchent la précipitation de carbonate de calcium mais peuvent favoriser la formation des autres types de calculs biliaires.
Mots clés : bile, sécrétion, sels biliaires, anions organiques, lipides.

La formation de la bile est due à un ensemble de mécanismes dont la complexité paraît en grande partie liée à la nécessité d'assurer une élimination du cholestérol ou d'autres produits peu hydrosolubles et de permettre la sécrétion de détergents que sont les sels biliaires, dans des conditions compatibles avec l'intégrité de l'appareil sécrétoire.

Structure de l'appareil sécrétoire

Les hépatocytes sont des cellules d'allure cubique dont 4 faces sont parcourues par deux jonctions serrées distantes de 1 m environ. Par ces jonctions les hépatocytes sont liés aux hépatocytes voisins, les deux faces libres étant en rapport avec l'espace sinusoïdal. Entre les jonctions serrées, la membrane plasmique invaginée est riche en microvillosités et forme la membrane canaliculaire limitant avec celle de l'hépatocyte voisin le canalicule biliaire. Les canalicules biliaires sont entourés par des filaments d'actine qui maintiennent la structure microvillositaire. La présence de myosine a été également détectée autour des canalicules qui peuvent spontanément se contracter in vivo [1]. Le rôle de la contractilité canaliculaire dans la sécrétion biliaire est inconnu mais la phalloïdine ou la cytochalasine B qui désorganisent l'actine péricanaliculaire entraînent une cholestase [2].
Le réseau canaliculaire est en connexion avec les canaux biliaires intrahépatiques puis extrahépatiques constitués par des cellules épithéliales. Dans certaines espèces et notamment chez l'homme la présence d'une vésicule biliaire permet le stockage et la concentration des sels biliaires en dehors de la période prandiale.

Formation de la bile canaliculaire

L'étude directe de la composition de la bile canaliculaire n'est pas encore possible bien que la sécrétion d'eau et sa stimulation par les sels biliaires aient été mis en évidence sur des doublets d'hépatocytes [3].

Sécrétion d'eau

Le débit d'eau dans les canalicules peut être estimé par la clairance de solutés inertes comme le mannitol et l'érythritol qui diffusent passivement dans les hépatocytes et les espaces canaliculaires mais en première approximation ne traversent pas les parois des canaux biliaires [4].
Il apparaît que le déterminant essentiel du débit d'eau canaliculaire est représenté par la sécrétion de sels biliaires. La cholérèse et la clairance de l'érythritol augmentent linéairement avec le débit des sels biliaires quand celui-ci reste dans les limites physiologiques. L'effet cholérétique des sels biliaires varie en fonction de leur degré de polarité.
L'extrapolation de la droite de régression clairance de l'érythritol/débit des sels biliaires suggère en outre l'existence d'un débit d'eau canaliculaire indépendant du débit des sels biliaires. L'hypothèse initialement proposée a été que cette fraction, compte tenu de sa sensibilité à l'ouabaïne était due à une sécrétion de sodium induite par une Na+K+ATPase [5]. Cependant, la Na+K+ATPase hépatocytaire paraît présente seulement sur la membrane basolatérale [6] et donc ne paraît pas jouer de rôle direct. Il est maintenant généralement admis que la fraction du débit canaliculaire indépendante des sels biliaires est secondaire à la sécrétion de glutathion [7] surtout, et peut-être aussi d'anions inorganiques (Cl-, HCO-3 [8] (figure 1). L'importance de la fraction indépendante des sels biliaires varie selon les espèces. Élevée chez le cobaye et le lapin, elle est relativement faible chez l'homme et chez le chien. Plusieurs substances peuvent augmenter la sécrétion d'eau indépendante des sels biliaires. En dehors de celles qui passent dans la bile à concentration suffisante pour avoir un effet osmotique, on peut citer l'AMP cyclique, le phénobarbital, les prostaglandines. Inversement, la stimulation de la protéine kinase C par le phorbol esters diminue la sécrétion d'eau dépendante ou indépendante des sels biliaires [9].
L'élévation du calcium cytosolique à partir des compartiments de stockage intracellulaires ou par augmentation de la perméabilité cellulaire a un effet cholestatique, ce qui pourrait jouer un rôle encore mal établi dans la cholestase induite par les sels biliaires toxiques [10]. Il apparaît donc que la sécrétion d'eau canaliculaire est secondaire à la sécrétion de substances osmotiquement actives qui fait intervenir, comme on va le voir plus loin, deux sources d'énergie : la différence de potentiel transcellulaire et l'hydrolyse de l'ATP, ce qui explique la dépendance entre cholérèse et énergie cellulaire.

Sécrétion des électrolytes inorganiques

* Sodium

Sur foie de rat isolé et perfusé où les canaux biliaires influencent peu la sécrétion canaliculaire, il apparaît que le sodium biliaire est en équilibre avec le sodium du perfusat et non avec le sodium hépatocytaire [11].
L'hypothèse la plus probable est que la sécrétion de Na+ se fait de manière passive par les jonctions serrées qui limitent les canalicules, de façon à équilibrer la sécrétion active d'anions par les hépatocytes. Dans la bile du rat, dont la composition est sans doute voisine de celle des canalicules, la concentration de sodium est voisine de celle du plasma. Elle peut être un peu plus élevée à forte concentration de sels biliaires à cause de la diminution d'activité ionique induite par les micelles.

* Potassium

Le potassium biliaire est également en équilibre avec celui du plasma. Un mécanisme de diffusion analogue à celui du sodium est probable.

* Calcium

Il existe dans la bile sous deux formes : calcium ionisé qui est dans la bile de rat à une concentration (1 à 1,10 mEq/l) très légèrement inférieure à celle du plasma, et calcium lié aux sels biliaires dont la concentration dépend de la concentration des sels biliaires. Il en résulte que le débit biliaire de calcium total dépend du débit de sels biliaires [12].
Ces résultats sont compatibles avec l'hypothèse suivante [13, 14] : une diffusion passive du calcium par les jonctions serrées assure un équilibre entre calcium ionisé du plasma et de la bile. La quantité de calcium qui diffusera ainsi va dépendre évidemment du débit biliaire (maintien d'une concentration constante de calcium ionisé) mais aussi de la concentration des sels biliaires. En effet, la diffusion devra assurer le passage d'une quantité suffisante de calcium afin que, dans la bile canaliculaire, il y ait assez de calcium fixé aux sels biliaires (Ca SB) pour que l'équilibre [Ca SB]/[Ca ionisé] soit compatible avec une concentration de calcium ionisé correspondant à celle du plasma.

* Chlore

Une partie au moins du chlore biliaire est d'origine hépatocytaire, ce qui est expliqué par l'existence de canaux perméables au chlore dans la membrane canaliculaire [14]. L'existence d'une perméabilité des jonctions serrées au chlore pourrait permettre son passage par voie paracellulaire.

* Bicarbonates

La formation intrahépatocytaire de bicarbonates résulte vraisemblablement de la décomposition d'acide carbonique suivant la réaction H2CO3 => HCO-3 + H+. Elle s'ajoute au HCO-3 d'origine plasmatique. La sécrétion canaliculaire de l'ion bicarbonate suppose l'élimination de protons soit par échange Na+H+ au niveau de la membrane basolatérale, soit par d'autres mécanismes. Elle est permise par un échangeur Cl- HCO-3 de la membrane canaliculaire [15].

Sécrétion des sels biliaires

* Origine des sels biliaires

Les sels biliaires sont synthétisés dans les hépatocytes à partir du cholestérol sous forme de sels biliaires primaires qui sont chez l'homme l'acide cholique (3 alpha 7 alpha 12 alpha trihydroxycholanique) et l'acide chénodésoxycholique (3 alpha 7 alpha dihydroxycholanique). Après conjugaison à la taurine ou à la glycine, ils sont sécrétés dans la bile puis passent dans la lumière intestinale d'où ils sont efficacement absorbés par diffusion et surtout par un mécanisme actif dans l'iléon, ce qui réalise une circulation entérohépatique. Lors de leur passage intestinal, des sels biliaires sont en partie transformés. 20 % des sels biliaires sont déconjugués et 15 % environ subissent une déshydroxylation en 7 alpha ce qui, chez l'homme, transforme l'acide cholique en acide désoxycholique (3 alpha 12 alpha dihydroxycholanique) et l'acide chénodésoxycholique en acide lithocholique (3 alpha hydroxycholanique) (figure 2). D'autres réactions sont possibles mais quantitativement peu importantes. La circulation entérohépatique est très efficace. Le pool des sels biliaires (3 à 5 g) la subit 4 à 8 fois par 24 heures avec une perte fécale de l'ordre de 450 à 600 mg par jour équivalente à la quantité synthétisée [15] (pour une revue générale, voir [16]).
La régulation de la synthèse des sels biliaires se fait par des modifications d'activité de la 7 alpha hydroxylase qui assure la transformation du cholestérol en 7 alpha hydroxycholestérol ce qui constitue la première étape de l'oxydation du cholestérol en sels biliaires. Les étapes suivantes qui sont, dans l'ordre, l'hydroxylation du cycle phénanthrénique en 3 alpha ou 3 alpha 12 alpha, puis la coupure de la chaîne latérale (C27 => C24) ne sont pas, à l'état normal, limitantes pour la vitesse de synthèse des sels biliaires. L'activité de la 7 alpha hydroxylase dépend essentiellement de l'état de la circulation entérohépatique et donc des pertes fécales des sels biliaires. En cas de déficit d'absorption iléale des sels biliaires, les pertes fécales sont augmentées et la synthèse des sels biliaires est stimulée pouvant atteindre 2 à 3 fois le niveau basal [17]. Pour des pertes n'excédant pas 1 à 1,5 g/jour, le débit biliaire normal des sels biliaires peut donc être maintenu. Pour des pertes plus importantes, le pool des sels biliaires diminue jusqu'à ce que la fuite de sels biliaires (qui est évidemment proportionnelle au pool des sels biliaires) devienne égale à la quantité synthétisée. Cependant, dans ces conditions, la diminution du pool des sels biliaires entraîne une diminution de la sécrétion de sels biliaires. En dehors de l'action du cycle entérohépatique, l'activité de la 7 alpha hydroxylase peut être stimulée par certaines hormones (thyroxine) et sans doute l'apport calorique et une augmentation de synthèse du cholestérol puisque le cholestérol nouvellement synthétisé est préférentiellement utilisé par l'enzyme. Dans ce cas, le pool des sels biliaires généralement augmente jusqu'à ce que les pertes fécales de sels biliaires compensent leur synthèse hépatique.
Le processus de synthèse des sels biliaires peut être modifié en cas de cholestase. La principale de ces modifications paraît liée à l'existence d'une coupure initiale de la chaîne latérale du cholestérol avec formation d'une fonction acide en C24. Cela conduit à la formation de sels biliaires monohydroxylés (que le 3ß OH du cholestérol soit inchangé ou transformé en 3 alpha), ce qui peut aggraver les lésions hépatiques à cause de la toxicité membranaire de ces sels biliaires.

* Transport hépatocytaire des sels biliaires

Il résulte de la circulation entérohépatique que le transport hépatocytaire des sels biliaires vers la bile comporte 3 étapes : (1) captation hépatocytaire à partir du sang portal d'un mélange de sels biliaires primaires et secondaires conjugués ou libres ; (2) traversée des hépatocytes ; (3) sécrétion canaliculaire.
Pour la captation, deux mécanismes sont en cause, une simple diffusion et une captation faisant intervenir des protéines vectrices. La diffusion passive concerne les sels biliaires peu polaires donc plutôt les sels biliaires non conjugués et peu hydroxylés. Proportionnelle à la concentration sérique des sels biliaires, elle joue un rôle négligeable pour les concentrations sériques normales.
Le rôle de protéines de transport a été démontré initialement par l'existence d'une captation saturable, dépendante du gradient de sodium transmembranaire et plus efficace pour les sels biliaires polaires [18]. Plusieurs transporteurs potentiels ont été décrits : deux protéines de 48 [19] et 49 kDa [20] ont une grande capacité de fixation des sels biliaires. L'une est identique à l'époxyde hydrolase microsomiale [21]. La protéine dont le rôle est le mieux établi est une glycoprotéine de 51 kDa (Ntep ou Na/taurocholate cotransporting polypeptide) [22]. Après transfection de cette protéine sur cellules ovariennes de hamster, ces cellules peuvent capter des sels biliaires [23]. Enfin cette protéine est régulièrement répartie sur la membrane basolatérale de l'ensemble des hépatocytes [21, 23].
Après captation hépatocytaire, la fraction non conjuguée des sels biliaires est conjuguée dans les hépatocytes. La fonction acide en C24 de l'acide désoxycholique est conjuguée comme dans le cas des sels biliaires primaires à la glycine ou la taurine. L'acide lithocholique subit en addition une sulfoconjugaison sur la fonction 3 alpha OH (voir [15]). Les mécanismes responsables du transport des sels biliaires de la membrane basolatérale vers la membrane canaliculaire sont encore très mal connus. L'hypothèse d'un transport par des vésicules intracellulaires via l'appareil de Golgi [22, 24] ne paraît pas expliquer l'essentiel du transfert puisque les altérations de l'appareil de Golgi [23, 25] ou, dans certains cas, les inhibiteurs du transport vésiculaire [26] ne diminuent pas la sécrétion des sels biliaires. L'hypothèse la plus vraisemblable est celle d'une diffusion suivant le gradient de potentiel entre les membranes basolatérales et canaliculaires des hépatocytes [27]. Le mécanisme de diffusion est permis par la fixation des sels biliaires à des protéines du cytosol [28]. La plus importante de ces protéines est une 3 alpha hydroxystéroïde déshydrogénase (protéine Y'). La glutathionyl S transférase et les protéines transporteuses d'acide gras jouent également un rôle. Le transport canaliculaire des sels biliaires est ATP dépendant et fait intervenir une protéine spécifique de 100 à 110 kDa [29]. Une possibilité de transport par une protéine de 100 kDa sous l'influence du potentiel de membrane a été également décrite [30]. On ignore s'il s'agit de protéines différentes ou si la même protéine peut utiliser à la fois l'énergie fournie par l'ATP et par la différence de potentiel membranaire pour le transport actif des sels biliaires (voir [31]).

Sécrétion des anions organiques autres que les sels biliaires

Sur le plan physiologique, le plus important de ces anions est la bilirubine qui se trouve dans la bile hépatique à une concentration très supérieure à celle du plasma. Quatre-vingt-dix pour cent de la bilirubine provient du catabolisme de l'hémoglobine dans le système réticulo-endothélial, 10 % environ de la dégradation des cytochromes en particulier d'origine hépatocytaire.La bilirubine formée est très peu soluble dans l'eau malgré ses deux fonctions COO- parce que ses fonctions sont protonées par les fonctions NH des noyaux pyrazolés. D'autres anions que la bilirubine en particulier la bromosulphonéphtaléine empruntent les mêmes systèmes membranaires que la bilirubine comme le montre leur capacité à inhiber compétitivement la sécrétion biliaire de la bilirubine, ce qui a contribué à une meilleure connaissance des mécanismes en cause.
La captation hépatocytaire de ces anions est saturable ce qui suggère l'existence d'un ou plusieurs transporteurs. Plusieurs protéines semblent pouvoir intervenir. La bilitranslocase (37 kDa) a été isolée à partir d'extraits membranaires et le transport électrogénique de BSP est inhibé par des anticorps spécifiques de cette protéine [32]. L'affinité pour la bilirubine et la BSP a permis la purification d'une autre protéine de 55 kDa, la BBBP (BSP bilirubin binding protein) qui paraît impliquée dans le transport électroneutre de la bilirubine [33]. Plus récemment, une nouvelle protéine glycosylée de 74 kDa a été isolée. Elle est responsable chez le rat d'une captation chlore dépendante de la BSP mais n'a pas été retrouvée chez l'homme [34, 35].
Après captation hépatocytaire, la bilirubine est fixée sur des protéines cytoplasmiques, les protéines Y et Z, qui représentent 2 % des protéines totales de la cellule et est ensuite conjuguée par la glycuronyl transférase du réticulum endoplasmique, ce qui conduit à la formation de dérivés mono ou diglycuroconjugués dont la proportion est variable selon les espèces. Les xénobiotiques peuvent être également conjugués à l'acide glycuronique mais aussi à des acides aminés, des ions sulfates ou du glutathion ce qui augmente leur polarité et permet leur sécrétion biliaire. 1 % environ de la bilirubine passe dans la bile sous forme non conjuguée par un mécanisme inconnu. Cette fraction est sans doute solubilisée dans la bile par les micelles de sels biliaires [36].
Le système canaliculaire assurant la sécrétion des anions organiques polaires est maintenant mieux connu. On a montré que le transport de la BSP conjuguée au glutathion, ou des glycuronides de bilirubine est ATP dépendant, saturable, avec inhibition compétitive entre les différents anions. Il est possible que certains sels biliaires puissent être des substrats. Un transporteur analogue existe dans les globules rouges ce qui doit aider à la caractérisation de la molécule. Deux protéines différentes pourraient jouer un rôle : l'une constituée de deux sous-unités de 80 et 62 kDa [37], l'autre constituée par une ATPase de 37 kDA [38]. Des rats mutants (Wistar TR- et Sprague Dawley FHBR) paraissent dépourvus du mécanisme de transport canaliculaire ATP dépendant des anions organiques malgré une captation hépatocytaire normale [39]. Chez ces mutants, la sécrétion biliaire de sels biliaires n'est pas affectée ce qui montre que le transport des sels biliaires peut être entièrement assuré par leur transporteur spécifique. Curieusement, ces rats mutants ont une très faible sécrétion biliaire de glutathion (ce qui correspond à une diminution importante de la sécrétion d'eau indépendante des sels biliaires) alors que le transport du glutathion sous forme monomère se fait par un transporteur différent et dépend du potentiel membranaire. Il est possible que la rétention des anions organiques chez les rats mutants affecte la translocation du glutathion [40].
Dans le système de transport des anions organiques, les protéines responsables de la résistance aux médicaments pourraient éventuellement jouer un rôle. Il s'agit de phosphoglycoprotéines (Pgp) de 170 kDa environ, ATP dépendantes localisées à la membrane canaliculaire. Celles qui son codées par les gènes mdr1 et mdr3 chez la souris (MDR1 chez l'homme) interviennent dans l'élimination de nombreuses drogues qui ont un poids moléculaire inférieur à 1 kDa et sont plutôt des cations hydrophobes en particulier des drogues anticancéreuses et certains peptides [41]. Cependant, les anions organiques glutathio ou glycuroconjugués ne paraissent pas interagir avec ces protéines. Les sels biliaires peuvent inhiber ce type de transport bien qu'ils ne soient pas des substrats de ce système [31].

Sécrétion des protéines

On trouve dans la bile 1 à 5 g par litre de protéines. La plupart sont des protéines plasmatiques qui sont présentes dans la bile à des concentrations très inférieures à leur concentration plasmatique. Leur passage à partir du plasma paraît se faire par diffusion. Bien que plusieurs de ces protéines soient synthétisées par les hépatocytes, les études cinétiques montrent que leur passage biliaire ne se produit qu'après leur sécrétion dans le plasma [42]. Pour certaines protéines, l'exemple de la peroxydase de raifort montre qu'un passage transcellulaire par l'intermédiaire de vésicules acides est également possible [43].
L'immunoglobuline A (IgA) plasmatique est sécrétée dans la bile par un mécanisme particulier [44]. L'IgA est fixée par un récepteur membranaire de l'hépatocyte, la pièce sécrétoire, et transportée par des vésicules d'endocytose. Alors que, généralement, les molécules endocytées sont détachées de leur récepteur au cours du transfert intracellulaire, l'IgA et la pièce sécrétoire restent associées jusqu'à leur sécrétion canaliculaire sans interaction avec l'appareil de Golgi.
Récemment, on a souligné l'importance de certaines protéines comme agents de promotion ou de prévention de la formation de calculs biliaires cholestéroliques ou riches en sels de calcium. Il peut s'agir de protéines sériques (Apo A1) ou de protéines à destinée essentiellement biliaire [45-47]. Une protéine anionique fortement associée aux lipides (APF) paraît avoir une sécrétion dépendante des sels biliaires. Elle inhibe particulièrement la formation de cristaux de carbonate de calcium [48].

Sécrétion biliaire des lécithines et du cholestérol

Dans les conditions physiologiques, la concentration en lécithines de la bile hépatique est d'environ 5 mM/l contre 1 mM/l pour le cholestérol. Dans la bile cholédocienne normale, ces lipides sont pour l'essentiel associés aux sels biliaires sous forme de micelles mixtes. Dans des conditions de débit faible des sels biliaires, on trouve également des vésicules de lécithines et cholestérol ayant la structure de liposomes (figure 3). Il est bien établi que la sécrétion des lipides dépend de la sécrétion des sels biliaires tendant cependant vers un plateau pour les débits élevés des sels biliaires [49, 50].

* Localisation intracellulaire des lipides à destinée biliaire

Une première possibilité est que sels biliaires et complexes lécithines-cholestérol sont associés dans un compartiment intracellulaire et que l'ensemble est transporté par voie vésiculaire jusqu'à la membrane caniculaire. Cette hypothèse paraît contredite par plusieurs arguments (pour une discussion, voir [51]). Il paraît beaucoup plus probable que l'entraînement des lipides par les sels biliaires se fasse dans la bile canaliculaire à partir de constituants de la membrane canaliculaire. Un argument en faveur de ce mécanisme est que la diminution de la concentration des sels biliaires obtenue par stimulation de la sécrétion d'eau indépendante des sels biliaires diminue le débit des lécithines et du cholestérol [52]. Ceci implique que c'est la concentration intracanaliculaire des sels biliaires qui détermine l'interaction sels biliaires lécithines.
Il apparaît donc qu'une concentration des sels biliaires voisine de leur concentration micellaire critique dans la bile canaliculaire est une condition nécessaire à la sécrétion de lécithine. Ce n'est pas une condition suffisante. On a d'abord montré qu'un certain nombre d'anions organiques comme la dibromosulfophtaléine, l'ampicilline et d'autres diminuent la sécrétion de lécithines et non celle de sels biliaires. L'effet inhibiteur est indépendant de leur action éventuelle sur le transport vésiculaire intrahépatocytaire [53-55]. Il a été montré qu'il dépend de la concentration biliaire de ces anions organiques et donc vraisemblablement résulte d'une interaction avec les micelles de sels biliaires. Une interaction avec les protéines canaliculaires est également possible. Plus récemment, en effet, on a observé que l'entraînement des lécithines par les sels biliaires est conditionné par la présence d'une protéine canaliculaire qui fait partie de la famille des protéines impliquées dans la multirésistance aux médicaments (multidrug resistance). Au contraire des protéines produites par les gènes mdr1 et mdr3 (MDR1 chez l'homme), la protéine mdr2 ne paraît pas intervenir dans le même mécanisme de résistance. Chez la souris génétiquement modifiée de façon à être dépourvue du gène mdr2, la sécrétion biliaire de lécithines est abolie malgré une sécrétion normale de sels biliaires [56]. Une hypothèse de travail est que la protéine mdr2 permet le transfert de lécithines vers la face externe de la membrane canaliculaire [57].
Il est intéressant de noter que les animaux sans sécrétion de lécithines biliaires développent des lésions hépatiques avec prolifération des canaux biliaires et inflammation portale [56]. Il a été suggéré que la présence des lécithines atténue l'effet détergent des sels biliaires et donc diminue leur toxicité pour les ductules biliaires [58].

* Forme moléculaire d'entrée des lipides dans la bile

L'étape initiale paraît être le passage de vésicules de 50 à 70 nm de diamètre associant lécithines et cholestérol. La formation de micelles est secondaire et peut concerner ou non la totalité de ces vésicules en fonction du rapport molaire sels biliaires/lécithines/cholestérol [59-62] (figure 4). La stabilité des vésicules est moins grande que celle des micelles ce qui peut conduire à la cristallisation du cholestérol à partir de vésicules sursaturées quand la solubilisation micellaire n'est pas complète [63]. Ce schéma suppose que la sécrétion du cholestérol dépend de la sécrétion des lécithines. Cependant, chez les souris mdr2 (-) une très faible sécrétion de cholestérol persiste en l'absence de lécithines.

* Régulation quantitative

Il apparaît que la concentration biliaire des lécithines dans une espèce donnée est dépendante essentiellement de la concentration des sels biliaires. La situation est différente pour le cholestérol biliaire qui peut être augmenté en fonction des conditions nutritionnelles ou, chez l'homme, en cas de lithiase biliaire, obésité, traitement par les oestroprogestatifs [60]. Il est établi que le cholestérol destiné à la bile ne provient pas d'un pool intracellulaire particulier de cholestérol [63, 64]. En particulier, il ne dépend pas préférentiellement du cholestérol nouvellement synthétisé. Il est raisonnable de penser qu'il varie avec l'apport de cholestérol à l'hépatocyte en fonction de la réponse des deux autres voies d'élimination du cholestérol hors de l'hépatocyte que sont la synthèse de VLDL et l'oxydation en sels biliaires.

Rôle des canaux biliaires

Dans de nombreuses espèces, l'injection de sécrétine entraîne une sécrétion importante d'eau et de bicarbonates par les cellules canalaires. Le mécanisme d'action de l'hormone est vraisemblablement le même que celui qui a été décrit pour les cellules canalaires pancréatiques [65] : sécrétion d'AMP cyclique avec, au pôle apical des cellules canalaires, ouverture de canaux chlore couplés à un échange chlore bicarbonates. Cela n'est cependant pas établi pour les cellules biliaires. La production d'ion bicarbonate résulte de la dissociation de l'acide carbonique selon le schéma : CO2 + H2O => H2CO3 => HCO-3 + H+. L'élimination des ions H+ serait assurée par une H+ATPase membranaire dont l'activité est augmentée par la sécrétine [66]. Dans ce schéma, la sécrétion de bicarbonates entraîne une sécrétion paracellulaire de sodium (figure 5). En revanche, il ne semble pas exister à ce niveau de passage de calcium puisque la concentration en calcium de la bile cholédocienne diminue après stimulation sécrétinique dans les espèces sensibles à l'hormone [12].
En dehors de la situation physiologique, certains sels biliaires comme l'acide ursodésoxycholique administrés à forte concentration augmentent le débit biliaire d'eau et de bicarbonates [68]. Le mécanisme en cause (shunt choléhépatique décrit par Hofmann) ferait intervenir les cellules canalaires tout en étant très différent de celui impliqué dans la stimulation sécrétinique [69]. Injecté à forte dose, l'acide ursodésoxycholique serait sécrété en partie sous forme non conjuguée. A cause de son pK élevé, l'acide ursodésoxycholique serait protoné dans la bile (R-CCO- => R COOH) toujours à partir de l'acide carbonique biliaire (PCO2 voisine de celle du plasma). La captation de protons par le sel biliaire entraîne une libération intraluminale de bicarbonates. La forme protonée de l'acide biliaire est suffisamment apolaire pour franchir la membrane cellulaire par simple diffusion et est captée par les cellules canalaires. Ce mécanisme assure le remplacement de l'acide biliaire insuffisamment ionisé par l'ion bicarbonate (figure 5).

Modifications de la composition de la bile dans la vésicule biliaire

Lors du stockage vésiculaire, il existe une absorption d'eau et d'électrolytes. Celle-ci entraîne une augmentation de la concentration des éléments organiques de la bile qui peut atteindre 6 à 8 fois la concentration normale de la bile cholédocienne. En effet, la paroi vésiculaire normale est pratiquement imperméable aux sels biliaires ou à la bilirubine conjuguée et la stabilité des structures micellaires ou vésiculaires contenant lécithines et cholestérol prévient leur absorption.
Les mécanismes impliqués dans les changements de composition hydroélectrolytique sont maintenant assez bien connus. Le phénomène initial paraît être l'absorption électroneutre de sodium en relation avec un échange de Na+H+ au pôle apical des cellules épithéliales vésiculaires. L'existence d'un échange de ce type a été établie in vitro où l'absorption de Na+ est bloquée par l'amiloride à des concentrations correspondant à une action spécifique de la drogue sur les échanges Na+H+ [70]. In vivo, on sait que l'absorption vésiculaire correspond à une acidification de la bile avec augmentation de la PCO2 qui démontre l'existence d'une sécrétion de protons [71]. Enfin, dans la vésicule biliaire, on a mis en évidence l'ARN messager d'un échangeur de type NHE3 qui est la forme d'échangeur Na+H+ impliquée dans l'absorption hydroélectrolytique (travaux non publiés) (figure 6).
L'absorption de sodium par ce mécanisme explique la diminution de concentration des bicarbonates lors du stockage vésiculaire, la sécrétion de protons entraînant la transformation du bicarbonate en CO2. Elle explique de manière plus indirecte l'augmentation de concentration de sodium, de potassium et de calcium qui est observée également dans la bile vésiculaire. Ces phénomènes résultent en fait de la concentration élevée des sels biliaires qui est responsable d'une baisse de l'activité ionique des cations de sorte que l'isotonie de la bile vésiculaire par rapport au plasma n'est maintenue que par l'élévation du taux de sodium et de potassium [72]. Dans la bile fortement concentrée, les taux de Na+ et K+ peuvent atteindre 2 fois leur concentration sérique. Pour le calcium, les phénomènes sont un peu plus complexes Le calcium total de la bile vésiculaire peut atteindre 30 mM/l soit près de 10 fois son taux sérique. Cela est dû au fait que l'essentiel de ce calcium est fixé par les sels biliaires. Si l'on considère seulement le calcium ionisé, son augmentation est du même ordre que celle qui est observée pour les autres cations [73, 74].
Les modifications intravésiculaires de la bile expliquent la faible fréquence des calculs de carbonate de calcium. Alors que la bile hépatique du fait de sa concentration en bicarbonates est sursaturée en carbonate de calcium, cette sursaturation disparaît avec la diminution de concentration de bicarbonate dans la bile vésiculaire [73, 74]. En revanche, la baisse de pH due à la concentration vésiculaire, la concentration élevée de calcium ionisé augmentent le risque de précipitation de bilirubinate de calcium [75]. En addition, la sécrétion de mucoprotéines vésiculaires favoriserait la formation de cristaux de cholestérol.

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