GLYCEMIE ET DIABETE LA REGULATION DE LA GLYCEMIE INTRODUCTION Le glucose, principale source d’energie pour les cellules, est apporte par intermittence par l’alimentation. Les cellules s’approvisionnent de facon constante dans le sang mais avec des besoins variables en fonction de leurs activites. L’organisme doit donc en permanence maintenir la concentration sanguine en glucose, c’est-a-dire la glycemie pour faire face a ses variations de besoins. Problematiques : – Comment l’organisme fait il face aux variations de l’approvisionnement et de l’utilisation de glucose? Quel est le mecanisme de regulation du taux de glucose dans le sang ? – Quelles sont les defaillances de cette regulation a l’origine des diabetes ? I. IMPORTANCE D’UNE REGULATION DE LA GLYCEMIE A. LES VARIATIONS DE LA GLYCEMIE CHEZ UNE PERSONNE EN BONNE SANTE La glycemie est le taux de glucose dans le sang. Elle est en permanence voisine de 1g/Litre (valeur consigne). Autour de cette valeur, les variations (entre 0. 8 et 1. 3 g/L) sont faibles malgre des apports intermittents et une utilisation constante mais variable du glucose par les cellules.
Il existe un donc un systeme de regulation qui empeche une augmentation rapide de la glycemie apres le repas (mis en reserve) qui s’oppose egalement a une baisse trop
La forme de stockage est le glycogene, tres grosse polymere de glucose (polymere : molecule constituee par un assemblage de sous unites toutes identiques). Cette fabrication necessite des enzymes : c’est la glycogenogenese. Les capacites de stockage du glycogene hepatique n’excedent pas une centaine de grammes. n glucose ( glycogene + eau n (C6H12O6) ( (C6H12O6) n + H2O 2. Les muscles Lorsque les capacites de stockage du foie sont depassees, le glucose est stocke dans les muscles sous forme de glycogene (musculaire). La capacite de stockage des muscles est de 300 a 350 grammes. 3. Le tissu adipeux
En dernier lieu, le tissu adipeux est capable lui aussi de stocker du glucose, mais sous forme de graisse : triglycerides. La capacite de stockage est ici illimitee. B. LE FOIE, SEUL ORGANE PRODUCTEUR DE GLUCOSE Entre les repas, la glycemie tend a baisser, mais seul le foie libere du glucose dans le sang : – Les cellules hepatiques sont en effet capables de passer rapidement du systeme enzymatique stockeur de glucose (enzyme de la glycogenogenese) a un systeme enzymatique producteur de glucose (enzyme de la glycogenolyse). Glycogene + n eau ( n glucose (C6 H10 O6) n + n H2O ( n (C6 H12 O6) Equation de la glycogenolyse. – Les cellules hepatiques sont aussi capables, grace a d’autres enzymes, de produire du glucose a partir d’autres molecules comme les acides amines et les acides gras. C’est la neoglucogenese. Remarques : • Les reserves de glycogene musculaire ne sont utilisees que par les cellules musculaires, il n’y a aucune liberation dans le sang. • En cas de besoin important d’energie, les triglycerides du tissu adipeux peuvent etre hydrolysees en acide gras qui, apres transporte dans le sang, iront soit dans les muscles ou ils seront oxydes, soit dans le foie ou ils serviront a la neo glycogenese.
III. LA REGULATION DU TAUX DE GLUCOSE SANGUIN A. ANALYSE D’EXPERIENCE HISTORIQUES Apres l’analyse d’experiences historiques, il est possible de mettre en evidence que le pancreas est un organe cle dans la regulation de la glycemie. Il agit par l’intermediaire de substances qu’il produit et qui circule dans le sang. B. LE PANCREAS, UN ROLE ENDOCRINE ET EXOCRINE Une observation microscopique du pancreas laisse apparaitre deux types de structures : – Les ilots de Langerhans, amas cellulaire tres richement vascularise (environ 1% du pancreas). Les acini (un acinus) associes a des canaux connecteurs. Le pancreas est donc un organe remplissant une double fonction : – Une fonction exocrine (secretion de substances dans le milieu exterieur) grace aux acini qui deversent dans l’intestin des sucs digestifs. – Une fonction endocrine (secretion de substances dans le milieu interieur, c’est-a-dire le sang) grace aux ilots de Langerhans qui deversent des substances dans le sang. Ce sont ces substances qui sont responsables de la regulation de la glycemie. C. LA DOUBLE ACTION DU PANCREAS SUR LA GLYCEMIE
Definition hormone : substance chimique fabriquee par une glande endocrine, secrete dans le sang puis vehicule dans tous le milieu interieur jusqu’a un organe cible ou elle declenchera une reponse. Elle agit a faible concentration. Conclusion « partielle » : Le pancreas agit sur la glycemie par l’intermediaire de deux substances : le glucagon et l’insuline. Le glucagon est secrete par les cellules ? des ilots de Langerhans, et l’insuline par les cellules ? des ilots de Langerhans. Ces deux substances sont des hormones.
Elles agissent par l’intermediaire de recepteur a la surface des cellules cibles. C’est la presence de ces recepteurs proteiques specifiques (configuration spatiale complementaire) sur la membrane ou dans le cytoplasme qui rend ces cellules cibles particulierement sensibles. Une hormone peut agir sur plusieurs organes cibles dont la reponse sera specifique. Une cellule possede generalement de nombreux types de recepteur et peut donc etre stimulee par de nombreuses hormones. La reponse cette cellule sera specifique au decodage du message.
La reponse des cellules cibles est donnee : plus il y a de molecules hormonales, plus il y a de recepteurs actives. Il existe un seuil en dessous duquel il n’y aura pas de reponse. Les cellules cibles de l’insuline sont essentiellement les cellules du foie, des muscles, et du tissu adipeux. – Au niveau des cellules hepatiques, l’insuline active les enzymes de la glycogenogenese. – Au niveau des cellules adipeuses, l’insuline active les enzymes de la lipogenese. – Au niveau de la plupart des cellules, l’insuline favorise l’entree du glucose et sa consommation.
Les seules cellules cibles du glucagon sont celles du foie, il stimule la glycogenolyse hepatique et inhibe la glycogenogenese. IV. LE CONTROLE DE LA SECRETION HORMONALE A. OBSERVATION DE LA REGULATION DE LA SECRETION D’HORMONE Les cellules ? et ? des ilots de Langerhans sont sensibles a la variation de glycemie. Le taux de glucose dans le sang exerce donc un controle sur la secretion hormonale des cellules ? et ? , qui adaptent ainsi leurs secretions a la situation et transmettent ensuite le message par voie sanguine. B. PRINCIPE D’UNE REGULATION FONCTIONNELLE
Systeme regle : taux de concentration de glucose dans le sang. Systeme reglant : pancreas + organes cibles. La regulation de la glycemie peut servir de modele pour degager les caracteristiques generales des systemes de regulation agissant sur l’organisme. La regulation de la glycemie a un taux normal (1g/L) est le resultat d’un equilibre entre deux systemes antagonistes : – Un systeme hypoglycemiant (stockage / utilisation du glucose) – Un systeme hyperglycemiant (liberation de glucose) Un systeme est donc realise par les hormones sur cellules cibles, responsables de la liberation ou du stockage du glucose.
Parallelement, le glucose exerce en retour un controle sur le systeme de regulation : on parle alors de retrocontrole. [pic] Schema- bilan d’un systeme de regulation fonctionnel dans l’organisme. Dans le cas de la regulation de la glycemie : – Valeur de reference = concentration de glucose sanguin a 1g/L – Capteur des modifications de cette valeur : les cellules ? et ? de ilots de Langerhans. – Centre regulateur : les cellules ? et ? des ilots de Langerhans. – Le message de regulation est transmis par voie hormonale en utilisant le sang. – Organe effecteur = cellule hepatique, musculaire, et adipeuse.
