doc François
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Partie 3- Glycémie et diabète TS Spécialité SVT TD5 : Mécanismes de régulation de la glycémie Tâche complexe : A partir de l’exploitation des différents documents proposés, élaborez un schéma fonctionnel bilan permettant de présenter les mécanismes mis en jeu dans le maintien de la glycémie en cas d’hypoglycémie ou d’hyperglycémie. Votre schéma devra faire apparaître les cellules régulatrices, les différentes hormones en jeu, les organes cibles et les conséquences de la régulation. Ressources pour la problématique 2 Document 1 : variations des concentrations plasmatiques en insuline et glucagon après un repas riche en glucose (TS Spécialité SVT, édition Belin 2012) L'insuline et le glucagon sont deux hormones produites naturellement dans l'organisme. Un apport élevé en glucose (repas à T0) entraîne une augmentation de la glycémie (0.8 à 1.3) ainsi qu'une augmentation de l'insulinémie, donc de la sécrétion d'insuline ; simultanément, la concentration en glucagon diminue, traduisant un arrêt de la sécrétion de glucagon. 4 heures plus tard, la glycémie a fortement diminué et sa valeur est proche de sa valeur initiale : il y a donc eu régulation ; l'insulinémie diminue également alors que la concentration de glucagon reste faible. Il existe donc un lien entre glycémie et ces hormones. Ces deux hormones ont peut-être un rôle dans cette régulation ?? Document 2 : évolution de la glycémie et de l'insulinémie après un test d'hyperglycémie provoquée Ce test consiste à faire absorber 75g de glucose dissout par 1 personne à jeun, en moins de 5 minutes. Suite à cette absorption, on suit l'évolution de la glycémie et de l'insulinémie (= taux d'insuline dans le sang) de l'individu pendant 3 heures. Ces tests sont effectués sur des individus atteints de diabète (DT1), qui ne peuvent plus fabriquer d'insuline, et sur des individus non malades (témoins). (TS Spécialité SVT, édition Belin 2012) chez un individu sain, une ingestion de glucose entraîne la sécrétion d'insuline ; la glycémie ne varie pas (voisine de 1g/L) chez un individu DT1, ce même apport entraîne une hyperglycémie mais n'a aucun effet sur l'insuline ; On peut donc envisager que c'est le manque d'insuline qui est à l'origine de l'hyperglycémie constatée chez les DT1. Partie 3- Glycémie et diabète TS Spécialité SVT Document 3 : autoradiographie* d'une cellule hépatique La photographie ci-contre est une autoradiographie de cellule hépatique (cellule du foie) mise en présence de glucagon marqué par un isotope radioactif. Un résultat comparable serait obtenu avec de l'insuline marquée radioactivement. Les points noirs repérés par des flèches localisent l'hormone marquée, donc indiquent le site sur lequel cette hormone se fixe naturellement sur la cellule hépatique. *Autoradiographie : technique qui repose sur l'utilisation de produits radioactifs permettant de suivre et de localiser des substances au sein d'un organisme. Ce document montre la localisation de molécules de glucagon et d'insuline , repérées par autoradiographie sur des cellules hépatiques. On voit que les molécules hormonales (repérées par des flèches) sont localisées sur la membrane plasmique des cellules hépatiques. On peut donc en déduire que les cellules hépatiques possèdent des récepteurs au glucagon et à l'insuline et donc que ces deux hormones peuvent se fixer et donc agir au niveau du foie. Document 4 : les populations cellulaires constitutives du pancréas Le pancréas est un organe complexe composé de deux populations de cellules différentes, exocrines et endocrines. - la partie exocrine comprend des cellules qui sécrètent et transportent des enzymes digestives dans l’intestin. Les cellules exocrines composent la plus grande partie du pancréas et sont regroupées dans un acinus et un système de canaux extrêmement ramifié. - la partie endocrine est composée de quatre types de cellules (alpha, bêta, delta et PP) qui sécrètent respectivement du glucagon, de l’insuline, de la somatostatine et des hormones polypeptides pancréatiques dans la circulation sanguine. Les cellules endocrines représentent environ 4 % du volume du pancréas et sont regroupées dans des îlots de Langerhans, dans lesquels les cellules alpha, delta et PP entourent le noyau central des cellules bêta (figure ci-contre). Les hormones produites ont été identifiées grâce à l'utilisation de molécules spécifiques : il s'agit du glucagon (en haut) et de l'insuline (en bas). (source : http://www.ircm.qc.ca/LARECHERCHE/) Le pancréas endocrine est constitué de cellules des îlots de Langerhans ; il réalise sa fonction grâce à des hormones comme l'insuline ou le glucagon, sécrétées respectivement par les cellules β et les cellules α. Les hormones intervenant dans la régulation de la glycémie sont donc sécrétées par le pancréas. Partie 3- Glycémie et diabète TS Spécialité SVT Document 5 : effets des hormones pancréatiques sur le foie (TS Spécialité SVT, édition Nathan 2012) * hépatocytes* : cellules du foie Expérience 1 : l'incorporation du glucose dans le glycogène, donc la mise en réserve de glucose sous la forme de glycogène, augmente lorsque la concentration d'insuline augmente ; cette incorporation diminue lorsque la teneur en glucagon augmente. donc l'insuline entraîne une synthèse accrue de glycogène alors que le glucagon diminue la synthèse de glycogène Expérience 2 : le glucagon favorise la libération de glucose donc le glucagon est une hormone qui s'oppose au stockage du glucose Ainsi, l'insuline favorise une diminution de la glycémie alors que le glucagon favorise une augmentation de la glycémie. Document 6 : étude comparative du pancréas d'un individu diabétique (atteint du diabète de type 1) avec le pancréas d'un individu sain (d'après http://www.ac-nancy-metz.fr) Pancréas Masse totale du pancréas (en g) Masse du pancréas endocrine (en mg) Cellules α (en mg) Cellules β (en mg) Non diabétique 82 1395 225 850 Diabète de type 1 (DT1) 40 413 150 0 Phénotype La masse totale du pancréas chez un sujet non diabétique est de 82g environ alors que chez un individu diabétique de type 1, la masse du pancréas est de 40g, soit environ 2 fois moins que chez un individu non diabétique. La masse du pancréas endocrine est de 1315 mg chez un sujet non diabétique tandis que chez un diabétique de type 1, elle est de 413 mg. Les cellules Bêta à insuline chez une personne non diabétique ont une masse de 850 mg tandis que chez une personne diabétique elle est nulle. Enfin la masse des cellules Alpha à glucagon est de 225 mg chez une personne non diabétique et de 150 mg chez une personne diabétique de type 1 ( soit environ 70% inférieure à la masse des cellules d’une personne normale ) ; donc un individu diabétique ne possède plus de cellules β, ce qui entraîne une absence de synthèse et donc de sécrétion d'insuline. En relation avec le doc 2, on peut donc expliquer que l'absence de sécrétion d'insuline chez les individus diabétiques (DT1), liée à l'absence de cellules β, est responsable d'une hyperglycémie chronique (permanente). Partie 3- Glycémie et diabète TS Spécialité SVT Conclusion Lors d'une hyperglycémie, les cellules β du pancréas endocrine sécrètent de l'insuline (doc 1 et 2). Cette sécrétion va permettre d'incorporer du glucose dans des molécules de glycogène (doc 5). Ce stockage, réalisé dans différents tissus, comme le foie (doc 3), les muscles …, va aboutir à une diminution de la glycémie qui va retrouver sa valeur normale (doc 1). Parallèlement, la sécrétion de glucagon va être réduite. Lors d'une hypoglycémie, les cellules α du pancréas endocrine secrètent du glucagon et les cellules β arrêtent de produire de l'insuline (doc 1 et 2). La sécrétion de glucagon va provoquer la libération de glucose à partir des réserves de glycogène (doc 5). Cette libération ne peut se faire qu'à partir du foie, le muscle ne pouvant libérer de glucose vers les autres organes. Cette action du glucagon va provoquer une augmentation de la glycémie qui va ainsi retrouver sa valeur normale. L'insuline est donc une hormone hypoglycémiante et le glucagon est une hormone hyperglycémiante. Les personnes diabétiques ne pouvant plus produire d'insuline, en raison de la destruction de leurs cellules β (doc 6), ne peuvent pas réguler une hyperglycémie.
