Partie 4 - Régulation de la glycémie et phénotypes

Première S
Partie 4 – Régulation de la glycémie et phénotypes diabétiques
Partie 4 - Régulation de la glycémie et phénotypes
diabétiques
1
Régulation de la glycémie
1.1
1.1.1
Notion de glycémie
Définition
[A1}
La glycémie est la concentration de glucose dans le sang. Sa valeur
-1
moyenne (valeur de consigne) en dehors des repas est de 1 g.L (varie de
-1
0,8 à 1,2 g.L ).
-1
C6H12O6  6x12 + 12 + 6x16 = 180 g.mol
glu cos e  0.8  4.4.10 3 mol.L1
180
Le maintien de la glycémie est indispensable à la survie des cellules, en
particulier des neurones et des hématies, qui ne peuvent utiliser que le
glucose comme source d’énergie (cellules glucodépendantes). Leur besoin
est de 15 g.h-1. Le glucose est utilisé par les mitochondries lors de la
respiration cellulaire :
C6H12O6 + 6O2  6H2O + 6CO2 + énergie
1.1.2
Effets de la variation de la glycémie
Une hypoglycémie (<0,5 g.L-1, faim impérieuse, tremblements,
palpitations, fatigue, troubles visuels, troubles de la compréhension, coma)
peut être provoquée par l’ablation du foie (hépatectomie). Elle aboutit en
quelques heures à un coma et à la mort.
[A1]
Une hyperglycémie (>1,26 g.L-1, faim intense, polyurie/polydipsie) peut
être provoquée par l’ablation du pancréas (pancréatectomie). Elle aboutit
en quelques jours à la mort.
[A4]
L’apport de glucose par l’alimentation étant discontinu, comment
interagissent le foie et le pancréas pour maintenir la glycémie ?
1.2
1.2.1
Rôles du foie
Devenir du glucose
14
[149.2b]
3
On peut, en utilisant du glucose radioactif (marqué C ou H),
déterminer son utilisation par les différents organes. Le foie est le principal
organe de stockage du glucose :
Organe
Foie
Muscles
Tissu adipeux
Sang et lymphe
% de glucose stocké
à t0 + 2h (t0+5)
55 (44)
18 (20)
11 (4)
5
Le glucose est stocké sous forme de glycogène dans le foie et les
muscles, et dans le tissu adipeux sous forme de triglycérides (lipides).
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Pourquoi le glucose est-il relargué par le foie, et non par les muscles ?
1.2.2
Synthèse et dégradation du glycogène
Le glucose sanguin peut passer à l’intérieur des cellules. Il y est transformé
en glucose-6-phosphate par des enzymes, ce qui augmente son énergie,
et l’empêche de ressortir de la cellule. Cette énergie est ensuite utilisée par
une glycogène synthétase pour fabriquer le glycogène : c’est la
glycogénogenèse. L’hexokinase musculaire fonctionne même avec de
faibles concentrations de glucose, ce qui assure un approvisionnement
permanent du muscle. Elle est inhibée par le glucose-6-phosphate, ce qui
évite l’accumulation de glycogène. La glucokinase hépatique ne fonctionne
qu’avec de fortes concentrations de glucose, lorsqu’il est en excès après
les repas.
Lorsque la glycémie diminue, le glycogène est transformé en glucose-6phosphate (glycogénolyse). Dans le foie, une enzyme le transforme en
glucose, qui peut retourner dans le sang. Dans le muscle, cette dernière
enzyme n’est pas transcrite : le glucose reste dans la cellule musculaire.
Les adipocytes peuvent relarguer des triglycérides dans le sang, qui seront
transformés en glucose par le foie.
1.2.3
1.3
Bilan
Rôles du pancréas
[152.1a]
La pancréatectomie met en évidence le rôle du pancréas dans le
maintien de la glycémie.
[152.1B]
Les autogreffes (greffe réalisée sur le donneur) de pancréas
montrent que cette régulation se fait par voie sanguine.
Quelle est l’origine de cette régulation ?
1.3.1
Aspects histologiques et fonctionnels
[153.3a]
Le pancréas est un petit organe (~100 g) qui présente une double
structure histologique, associée à deux fonctions différentes :
 Des acini (99% de la masse) qui sécrètent le suc pancréatique
(enzymes digestives)
 Des îlots de Langerhans (<1% de la masse), sans relation avec
l’intestin, mais fortement vascularisés.
1.3.2
Les sécrétions endocrines du pancréas
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[153.2/4.6f]
Les îlots de Langerhans sécrètent deux substances dans le sang,
de nature protéique : l’insuline et le glucagon. [154.1a]Leur sécrétion évolue
en fonction des variations de la glycémie :
Glycémie
Substances
Insuline
Glucagon
 
 
 
L’insuline n’est sécrétée par les îlots de Langerhans qu’à partir d’une
glycémie de 5,5 mmol.L-1. [158.2]L’utilisation d’anticorps, marqués par une
substance fluorescente, a permis de distinguer 2 types cellulaires dans ces
îlots :
 Des cellules α marquées par des anticorps anti-glucagon, à la
périphérie  sécrétion de glucagon.
 Des cellules β marquées par des anticorps anti-insuline, au centre 
sécrétion d’insuline.
[154.1c/b]
La perfusion d’îlots de Langerhans isolés démontre que les cellules
β (et α) enregistrent les variations de la glycémie (donc possèdent des
récepteurs du glucose).
Insuline et glucagon sont des polypeptides véhiculés par le sang, qui
restent dans le milieu intérieur (sécrétion endocrine.)
Le suc pancréatique, sécrété dans l’intestin grêle, donc le milieu extérieur,
est une sécrétion exocrine.
1.3.3
Effets de l’insuline et du glucagon
[155.2a]
Ces substances n’agissent pas sur le pancréas, mais sur l’ensemble
des organes capables de stocker et/ou relarguer du glucose :
Hormone
Effet
Foie
Muscles
Adipocytes
Glycémie
Insuline
Glucagon
 glycogénolyse
 utilisation glucose
 stockage ac. gras

 glycogénolyse
~0
~0

Effets de l’insuline et du glucagon sur les organes cibles
[153.3bc]
L’insuline est hypoglycémiante, le glucagon est hyperglycémiant.
Ces substances agissent à distance (sur d’autres organes) en se fixant sur
des récepteurs membranaires spécifiques au niveau des cellules cibles :
ce sont des hormones.
La fixation d’une hormone sur un récepteur va déclencher des messages
intracellulaires grâce à l’ouverture de canaux membranaires (insuline) une
action enzymatique, la transcription…
[154.1c]
Le codage de l’information s’effectue par la concentration de
l’hormone, qui est proportionnelle à la substance régulée.
Les concentrations d’hormones sont très faibles (µg/L).
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1.4
Bilan
L’homéostat glycémique est maintenu par un système de régulation par
rétroaction.
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