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Glycémie et diabète
Glycémie et diabète
I Les enzymes.
Les glucides à grosses molécules des aliments sont transformés en glucose grâce à l'action d'enzymes digestives. Ils
pourront ainsi franchir la paroi de l’intestin pour passer dans le sang.
Par exemple : hydrolyse de l’amidon par une amylase
Amidon  n glucoses
sites d’action des amylases
site d’action
de l’amylase
site d’action
de l’amylase
glucose
O
CH2OH
O
CH2OH
O
O
O
CH2OH
CH2OH
O
O
O
O
CH2OH
CH2
O
O
O
O
1. Des catalyseurs biologiques.
Les enzymes accélèrent les réactions chimiques sans être consommées elles-mêmes par la réaction qu’elles accélèrent.
Elles peuvent donc agir à faible concentration.
Ce sont là les caractéristiques de catalyseurs tels qu’ils sont définis en chimie.
Les enzymes, protéines utilisées par les cellules vivantes, sont donc des catalyseurs biologiques.
Elles permettent que les réactions nécessaires à la vie se fassent à des vitesses et dans des conditions compatibles avec le vivant.
2. L’influence des conditions du milieu.
Les enzymes rendent possibles les réactions dans les conditions du vivant.
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Glycémie et diabète
Activité de l’enzyme en fonction de la T° et du pH.
Activité (%)
Activité (%)
100
100
50
50
0
0
T°
T° optimale
pH
pH optimal
Chaque enzyme ne fonctionne que dans une gamme donnée de T° et de pH ; Il existe une T° et un pH auxquels son activité est
optimale. Ces gammes sont généralement celles des milieux cellulaires mais pas uniquement.
3. La double spécificité.
Une enzyme ne peut agir que sur un seul type de molécule. Elle sera inefficace sur une autre, même de structure très
proche.
On appelle la molécule sur laquelle agit l’enzyme son substrat. On dit qu’il y a spécificité de substrat.
Une enzyme donnée ne peut catalyser qu’un seul type de réaction chimique. On dit qu’il y a spécificité d’action.
.Il y a une double spécificité des enzymes : spécificité de substrat et spécificité d’action.
Le nom de l’enzyme permet de connaître cette double spécificité (en général) :
Saccharase : hydrolase du saccharose.
Glucose oxydase : oxyde le glucose.
4. Le complexe enzyme substrat.
Il doit s’établir un contact entre l’enzyme et le substrat : c’est la formation d’un complexe enzyme-substrat.
Action d'une enzyme
Substrat
Enzyme
Complexe
Enzyme-substrat
Enzyme
Produits
+
+
Cette liaison s’effectue dans une région particulière de l’enzyme appelée le site actif, qui comprend :
- un site de liaison au substrat, complémentaire par sa forme à celui-ci.
- Un site catalytique, qui catalyse la réaction.
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+
Glycémie et diabète
complexe enzyme substrat
Acides aminés
catalytiques,
réagissent avec le
substrat pour le
transformer en
produits au
niveau du site
actif
SUBSTRAT
Liaisons faibles
Acides aminés de
reconnaissances,
fixent le substrat au
niveau du site actif
Liaisons faibles
Acides aminés de
reconnaissances,
fixent le substrat au
niveau du site actif
ENZYME
Pont disulfure entre
acides aminés soufrés
non contigus
Polypeptide
constituant l’enzyme
Acides aminés ne faisant pas
partie du site actif
Liaison faible
La structure tridimensionnelle de la protéine est donc primordiale pour sa fonction. Tout ce qui modifie la structure de l’enzyme
(Température et pH, un changement de séquence d’a. a.) peut modifier l’activité de l’enzyme.
II La régulation de la glycémie.
La glycémie est la concentration sanguine de glucose, exprimé en g.L-1.
Le glucose est consommé par les cellules lors de la respiration. Les cellules le prennent dans le sang. L’organisme le tire de
l’alimentation après digestion
La glycémie augmente après les repas et diminue pendant un effort physique, mais elle revient toujours autours de 1 g.L-1
+ ou – 0,2 g/L. C’est un paramètre de l’homéostasie, qui est le maintien des paramètres sanguins à des valeurs constantes.
Lorsque le taux sanguin est sous cette valeur, on parle d’hypoglycémie.
Au-dessus, on parle d’hyperglycémie.
Il existe une régulation de la glycémie.
Problème : Comment la glycémie est-elle régulée ?
1. Le rôle du foie.
Le foie est l’organe principal de réserve du glucose. C’est lui qui va réaliser des échanges de glucose avec le sang.
Son irrigation particulière par un système porte hépatique fait qu’il reçoit directement le sang venu des intestins, donc le
glucose issu de la digestion.
Un système porte désigne, en anatomie, une partie d'un système circulatoire sanguin qui relie deux réseaux capillaires de
même type. Ici la veine porte hépatique se situe entre un réseau capillaire dans la paroi de l’intestin et un réseau de capillaires dans
le foie.
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Glycémie et diabète
Système porte hépatique
vers le cœur
Veine sus-hépatique
foie
intestin
Veine porte
Artère intestinale
C’est sous forme de granules de glycogène que le glucose est mis en réserve dans les cellules du foie : les hépatocytes.
Cellules de foie de lapin (x 1000, objectif à immersion ; zoom numérique x 2 ;
coloration par le lugol) – source : site SNV Jussieu
Le glycogène est un polymère de glucose, ce qui permet un gain de place.
2. D’autres organes de réserve.
On trouve aussi du glycogène dans les muscles mais cette réserve n’est consommée que par le muscle lui-même et ne
peut-être restituée au sang.
L’autre forme de réserve du glucose est le tissu adipeux, sous forme de triglycérides. Ce tissu peut participer à la régulation de la
glycémie, mais de façon moins rapide que le foie.
3. Le rôle du pancréas.
Le pancréas est une glande double.
Les acini pancréatiques sécrètent les enzymes du suc digestif. Le pancréas est donc une glande exocrine : ses produits sont libérés
dans le milieu extérieur.
Les îlots de Langerhans organisés autour de capillaires sanguins produisent des hormones qui interviennent dans la régulation de
la glycémie.
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Glycémie et diabète
îlot de Langerhans et acini
Acinus pancréatique
Ilot de Langerhans
Vaisseau sanguin
Une hormone est une substance sécrétée par une glande, transportée en général par le sang, vers des cellules cibles qui lui sont
spécifiquement sensibles car elles possèdent un récepteur spécifique de l’hormone.
cellule
endocrine
vaisseau sanguin
hormone
cellule cible
récepteur
spécifique
réponse cellulaire
d’amplitude variable
Le pancréas est donc aussi une glande endocrine : ses produits sont libérés dans le sang.
Deux types de cellules coexistent dans les îlots de Langherans :
Les cellules β au cœur de l’îlot. Elles sécrètent l’insuline, hormone peptidique qui fait baisser la glycémie. On dit
qu’elle est hypoglycémiante. Elle est produite lorsque la glycémie augmente. L’insuline va agir sur le foie, les
muscles et le tissu adipeux. Elle va favoriser l’entrée et la consommation ou la mise en réserve du glucose (synthèse
de glycogène, de triglycérides) en activant certaines enzymes (la glycogène synthétase).
- Les cellules α en périphérie de l’îlot. Elles sécrètent le glucagon, hormone peptidique qui augmente la glycémie. Elle
est dite hyperglycémiante. Elle est produite lorsque la glycémie diminue. Le glucagon agit essentiellement sur le foie
(d’autres hormones hyperglycémiantes existent) pour faire dégrader le glycogène en activant la glycogène
phosphorylase..
Les cellules α et β sont donc des senseurs de la glycémie.
-
Le codage se fait par la quantité d’hormone émise.
On a ici un système qui se régule lui-même.
On peut définir
-
Système réglé : la glycémie, avec une valeur de consigne de 1 g.L-1.
Système réglant, qui comporte
 Des senseurs qui détectent les écarts par rapport à la valeur de consigne.
 Un système de commande.
 Des effecteurs qui agissent sur la valeur de consigne pour corriger les écarts.
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Glycémie et diabète
III Les diabètes
Il existe des personnes chez qui la glycémie est différente de 1 g.l -1. Dans le cas des diabétiques, la glycémie à jeûne est supérieure
à 1,26 g.L-1.
Il existe deux types de diabètes.
1. Le diabète de type 1
-
Les diabètes de type 1, ou insulino-dépendant : ils correspondent à une déficience ou une absence de sécrétion
d’insuline, liée à une destruction des îlots de Langerhans par le système immunitaire.
Ces diabètes interviennent chez des sujets jeunes (vers 12 ans), maigres.
Le malade doit s’injecter régulièrement de l’insuline.
2. Le diabète de type 2
Les diabètes de type 2, ou non insulino-dépendants : l’insuline est sécrétée par les îlots de Langherans mais ne provoque plus de
réaction de l’effecteur. Il y a une résistance à l’insuline.
Le pancréas commence par sécréter davantage d’insuline puis la production baisse.
Ces diabètes interviennent chez des sujets âgés, présentant généralement un surpoids.
On peut considérer le diabète comme un phénotype alternatif. Deux influences concourent à sa réalisation.
a. La part du génotype.
Les études familiales montrent que le diabète a une composante génétique. Toutefois le génotype ne le détermine pas à 100%.
Des allèles de certains gènes augmentent le risque d’avoir la maladie : ce sont des gènes de prédisposition.
Certains de ces gènes commencent à être connus, par exemple certains allèles du système HLA pour les diabètes de type 1.
 Le diabète insulinodépendant (type I)
Parmi toutes les familles recensées qui présentent un DID, on estime à 10% seulement celles qui transmettent le diabète de façon héréditaire "classique". Les
autres formes sont considérées comme consécutives aux facteurs psychosomatiques et/ou environnementaux. Mais depuis quelques années, les chercheurs des
nombreuses équipes qui travaillent sur l'influence des gènes sur les diabètes, ont montré qu'il existe au moins une quinzaine de gènes dits "de susceptibilité" du
DID.
Chromosome concerné
Gène
Rôle normal du gène
6p21
bras court du chromosome
21
HLA ou du CMH
Découvert par le Pr. Jean Dausset, le système HLA
(Human Leucocyte Antigen) ou CMH (Complexe Majeur
d'Histocompatibilité) est un ensemble de protéines
codées par plusieurs gènes DR ET DQ.
Plusieurs diabétiques présentent les gènes
DR3 ou DR4. Les mécanismes ne sont pas
encore élucidés.
11p15
bras court du chromosome
11
de l'insuline
Le gène de l'insuline présente une région appelée
"promotrice" qui a pour rôle de réguler la production de
l'insuline par le reste du gène.
Certains diabétiques de type I présentent des
mutations de la région promotrice du gène de
l'insuline.
La protéine CTLA4 est impliquée dans le système
immunitaire.
Sa déficience (gène muté) pourrait intervenir
dans la destruction des îlots de Langerhans.
CTLA4

Le diabète non insulinodépendant (type II)
Chromosome
concerné
Gène
17
glucagon
1
7
12
13
17
HNF4alpha
glucokinase
HNF1alpha
IPF-1alpha
HNF-1bêta
b.
Action probable du gène muté
Rôle normal du gène
Action probable du gène muté
Production du glucagon, hormone hyperglycémiante. Ses
récepteurs sont sur les membranes des cellules des îlots de
Langerhans, des cellules musculaires et adipeuses. Le glucagon
régule la sécrétion de l'insuline.
La glucokinase permet aux cellules hépatiques de capter le
glucose et aux cellules pancréatiques de sécréter l'insuline.
Diabète "MODY" qui touche des sujets jeunes. 5 gènes
sont impliqués : MODY 1 : HNF-4alpha, MODY 2 :
glucokinase, MODY 3 : HNF-1alpha, MODY 4 : IPF-1
et MODY 5 : HNF-1bêta.
La part de l’environnement.
L’environnement joue un rôle important en particulier pour les diabètes de type 2, avec l’alimentation et le manque
d’exercice. (exemple des Indiens Pimas).
Rechercher la présence de certains allèles permet de définir un certain risque, sur lequel on peut agir via l’environnement. C’est le
but de la médecine prédictive.
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