La régulation de la glycémie Par MARTORELL Laurent, professeur agrégé en biochimie – génie biologique au lycée LANGEVIN-WALLON de CHAMPIGNY SUR MARNE. Cliquez ici pour démarrer Je remercie tout particulièrement le Dr Paul ROESCH du Centre Hospitalier de Mulhouse pour son accord quant à l’utilisation de certaines animations présentes sur www.diabsurf.com La régulation de la glycémie SOMMAIRE Introduction générale Localisation anatomique du pancréas Histologie du pancréas endocrine Aspect cytologique de la cellule et Cliquez sur le lien désiré Le stimulus de libération de l’insuline et du glucagon Vue d’ensemble de la régulation de la glycémie Le foie et la régulation de la glycémie Les muscles et la régulation de la glycémie Le tissu adipeux et la régulation de la glycémie Les actions biologiques de l’insuline Les actions biologiques du glucagon CONCLUSION GENERALE La régulation de la glycémie INTRODUCTION GENERALE La glycémie est le taux de glucose plasmatique. Chez un sujet normal, la glycémie oscille autour d’une valeur moyenne comprise entre 0.8 g.L -1 et 1.2 g.L-1 soit entre 4.5 mmol.L -1 et 6.5 mmol.L -1 La glycémie est une constante physiologique du milieu intérieur Pour que la glycémie demeure constante, il doit exister un mécanisme de régulation du taux de glucose sanguin Ce mécanisme d’homéostasie glucidique est assurée par deux hormones pancréatiques : Retour sommaire - l’insuline - le glucagon Localisation anatomique du pancréas www.diabsurf.com Retour sommaire Le pancréas est une glande mixte. Elle exerce une fonction exocrine dans la digestion et une fonction endocrine dans la régulation de la glycémie Histologie du pancréas endocrine Le pancréas endocrine est constitué de cellules et regroupées en îlots de Langerhans représentant seulement 1% du volume de la glande ! Le pancréas en contient plus d’un million. Chaque îlot comporte environ 3000 cellules ! Vaisseau sanguin Retour sommaire Cellules 70 % de cellules Cellule 30 % de cellules Les cellules fabriquent l’insuline Schéma d’un îlot de Langerhans Les cellules fabriquent le glucagon Aspect cytologique de la cellule Appareil de Golgi Vésicule d’insuline Réticulum endoplasmique granuleux Noyau cellulaire Retour sommaire Ribosome Vaisseau sanguin Aspect cytologique de la cellule Appareil de Golgi Vésicule de glucagon Réticulum endoplasmique granuleux Noyau cellulaire Retour sommaire Ribosome Vaisseau sanguin Le stimulus de libération de l’insuline Hyperglycémie Glycémie > 5 mmol/L 1- La cellule détecte l’hyperglycémie Retour sommaire +Activation Glucose Le stimulus de libération de l’insuline Hyperglycémie Glycémie > 5 mmol/L 2- Les granules d’insuline subissent l’exocytose Retour sommaire Une vésicule de sécrétion contient 8000 molécules d’insuline ! Le stimulus de Molécules libération de d’insuline l’insuline est l’hyperglycémie Vers les organes cibles Le stimulus de libération du glucagon Hypoglycémie Glycémie < 5 mmol/L 1- La cellule détecte l’hypoglycémie Retour sommaire +Activation Glucose Le stimulus de libération du glucagon Hypoglycémie Glycémie < 5 mmol/L 2- Les granules de glucagon subissent l’exocytose Retour sommaire Retour sommaire Le stimulus de libération du Molécules glucagondeest glucagon l’hypoglycémie Vers les organes cibles Vue d’ensemble de la régulation de la glycémie Prise d’un repas riche en glucides Jeûne, état postprandial Retour sommaire Hyperglycémie Hypoglycémie Stimulation des cellules Stimulation des cellules Libération d’insuline dans le sang Action sur des organes cibles Foie Retour sommaire Muscles Retour vers une normoglycémie Libération de glucagon dans le sang Tissu adipeux Le foie : un organe de réserve de glucose Insuline Transporteur GluT-2 FOIE + 1- Glycogénogenèse Glycogène Glucose La glycémie redevient normale c’est à dire autour de 5 mmol/L La capacité de stockage en glycogène du foie est limitée à 100g L’insuline stimule la glycogénogenèse hépatique Après un repas, l’excédent de glucose est mis en réserve dans les cellules hépatiques Glycémie = > 5 mmol/L 1- Si hyperglycémie Retour sommaire Le foie : un organe de libération de glucose FOIE 2- Glycogénolyse + Glucagon Glucose Glycémie = < 5 mmol/L 2- Si hypoglycémie Glycogène La glycémie redevient normale c’est à dire autour de 5 mmol/L Retour sommaire Le foie est le seul organe capable de libérer du glucose lors d’une hypoglycémie Le glucagon est une hormone hyperglycémiante stimulant la glycogénolyse hépatique La libération du glucose hépatique permet de maintenir stable la glycémie entre les repas Le foie et la régulation de la glycémie CONCLUSIONS 1- Juste après un repas, la glycémie dépend du stockage du glucose dans le foie au cours de la GLYCOGENOGENESE. Ce stockage est stimulé par l’insuline L’insuline est une hormone hypoglycémiante 2- Entre les repas, la stabilité de la glycémie est assurée par la libération de glucose par le foie au cours de la GLYCOGENOLYSE. Cette libération est stimulée par le glucagon Le glucagon est une hormone hyperglycémiante Retour sommaire Les muscles et la régulation de la glycémie Insuline MUSCLE Transporteur GluT-4 + Glycogénogenèse + Glycolyse ATP + Insuline Glucose La glycémie redevient normale c’est à dire autour de 5 mmol/L Glycémie = > 5 mmol/L 1- Si hyperglycémie 2-31-L’insuline L’insulinestimule stimulela l’entrée surtout glycogénogenèse dulaglucose glycolyse dans les myocytes musculaire via GluT-4 Glycogène Retour sommaire La capacité de stockage en glycogène des muscles est limitée à 400g Après un repas, l’excédent de glucose est mis en réserve dans les cellules hépatiques et musculaires Les muscles et la régulation de la glycémie Transporteur GluT-4 « au repos » MUSCLE ATP Glycolyse 2- Glycogénolyse Glycogène Glucose Glycémie < 5 mmol/L 2- Si hypoglycémie Retour sommaire Le muscle ne peut pas libérer le glucose qu’il produit par glycogénolyse Le foie est donc le seul organe capable de libérer du glucose lors d’une hypoglycémie Le glucose produit est alors consommé par la cellule musculaire au cours de la glycolyse La libération du glucose hépatique permet de maintenir stable la glycémie entre les repas Les muscles et la régulation de la glycémie CONCLUSIONS 1- Au niveau des muscles, l’insuline exerce une action HYPOGLYCEMIANTE parce qu’elle stimule : - l’entrée du glucose dans les myocytes via GluT-4 - la glycogénogenèse musculaire - la glycolyse musculaire 2- Les muscles n’interviennent que dans la régulation de l’ HYPERGLYCEMIE. Ils n’interviennent pas directement dans la régulation de l’hypoglycémie car, une fois dans le myocyte, le glucose ne peut plus ressortir Retour sommaire Le tissu adipeux et la régulation de la glycémie Aspect cytologique d’un adipocyte Gouttelette lipidique Cytoplasme Noyau Retour sommaire Le tissu adipeux est constitué de cellules adipeuses capables de stocker des quantités considérables de lipides sous forme de triglycérides L’excédent de glucose est convertit en graisses. Les régimes hyperglucidiques induisent donc une prise de poids pouvant mener à une obésité ! Le tissu adipeux et la régulation de la glycémie Insuline ADIPOCYTE Transporteur GluT-4 + Lipogenèse Triglycérides + Insuline Glucose La glycémie redevient normale c’est à dire autour de 5 mmol/L Glycémie = > 5 mmol/L 1- Si hyperglycémie 2-1-L’insuline L’insulinestimule stimulela l’entrée lipogenèse du au glucose niveau dans du les adipocytes tissu adipeux via GluT-4 Retour sommaire Un homme de 70 kg a une réserve adipeuse de 15 kg équivalent à 130.000 kcal ! Le tissu adipeux stocke le glucose sous la forme de triglycérides plutôt que sous la forme de glycogène Le tissu adipeux et la régulation de la glycémie Glucagon + Transporteur GluT-4 « au repos » ADIPOCYTE Lipolyse Glycérol Acides gras Triglycérides 1- Le glucagon stimule la lipolyse afin de former du glycérol et acide gras Glucose Glycémie < 5 mmol/L 2- Si hypoglycémie Le glycérol ainsi formé permettra de reconstituer du glucose lors de la néoglucogenèse Retour sommaire Les acides gras permettront de fournir de l’énergie aux cellules « souffrant » d’hypoglycémie Le tissu adipeux et la régulation de la glycémie CONCLUSIONS 1- Au niveau du tissu adipeux, l’insuline stimule : - l’entrée du glucose dans les adipocytes via GluT-4 - la LIPOGENESE c’est à dire la formation de triglycérides à partir de glucose Retour sommaire Le tissu adipeux « éponge » l’excédent de glucose sanguin en le stockant sous forme de triglycérides 2- Au niveau du tissu adipeux, le glucagon stimule : - la LIPOLYSE c’est à dire l’hydrolyse des triglycérides en acides gras et glycérol L’effet hyperglycémiant du glucagon n’est pas immédiat puisqu’il nécessite la transformation du glycérol en glucose lors de la néoglugenèse Les actions biologiques de l’insuline (1/4) Insuline + Retour sommaire Glucose SANG GluT-4 CELLULE 1- L’insuline stimule l’entrée du glucose dans les cellules musculaires et adipeuses via un transporteur de glucose nommé GluT-4 Les actions biologiques de l’insuline (2/4) Retour sommaire + Glucose Insuline Glycogène 2- L’insuline stimule la GLYCOGENOGENESE hépatique et musculaire c’est à dire la polymérisation du glucose en glycogène Le glycogène est un polymère de glucose contenant entre 5000 à 300.000 molécules de glucose ! Les actions biologiques de l’insuline (3/4) + ATP Insuline 3- L’insuline stimule la GLYCOLYSE hépatique et musculaire c’est à dire la dégradation partielle du glucose en ATP Retour sommaire Les actions biologiques de l’insuline (4/4) Retour sommaire + Retour sommaire Glucose Insuline Triglycérides 4- L’insuline stimule la LIPOGENESE au niveau des adipocytes c’est à dire la conversion du glucose en triglycérides Les triglycérides sont des lipides constitués de glycérol et de trois chaînes d’acides gras Les actions biologiques du glucagon (1/3) Retour sommaire + Glucose Glycogène Glucagon 1- Le glucagon stimule la GLYCOGENOLYSE hépatique et musculaire c’est à dire l’hydrolyse du glycogène en glucose Les actions biologiques du glucagon (2/3) Retour sommaire Acides gras + Glucagon Triglycérides Glycérol 2- Le glucagon stimule la LIPOLYSE au niveau des adipocytes c’est à dire l’hydrolyse des triglycérides en acides gras et glycérol Les actions biologiques du glucagon (3/3) Retour sommaire Glycérol ou + Glucose Acides aminés Glucagon 3- Le glucagon stimule la NEOGLUCOGENESE au niveau du foie c’est à dire la formation de glucose à partir de substrats non glucidiques comme le glycérol et les acides aminés CONCLUSIONS GENERALES 1- Si hyperglycémie Glycémie Glycémie = > 55 mmol/L mmol/L FOIE TISSU ADIPEUX Glucose + + Insuline Insuline + MUSCLES Retour sommaire CONCLUSIONS GENERALES 2- Si hypoglycémie FOIE Glycémie Glycémie = < 55 mmol/L mmol/L Glucose + TISSU ADIPEUX Glucagon Retour sommaire MUSCLES
