Partie 3 : Glycémie et diabètes

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Thème 3 : Glycémie et diabètes
Chapitre 8 : La régulation de la glycémie
Livre p 184
Comment expliquer la stabilité de la glycémie alors que l’apport est discontinu et la consommation continue?
I.
Le glucose peut être mis en réserve ou libéré
Livre p 185, 186, 187, 188, 189, Exercice « Les exclusivités des cellules hépatiques »
1.
Le stockage du glucose
Une partie du glucose sanguin d’origine digestive pénètre directement dans les cellules de tout l’organisme où il est utilisé. Le reste du
glucose ingéré est stocké sous forme d’une macromolécule de glucose : le glycogène dans les cellules du foie essentiellement mais aussi
dans les cellules musculaires : c’est la glycogénogenèse.
Le glucose est en moindre mesure aussi transformé en lipide (triglycérides) par le foie (foie gras de canard ou foie des alcooliques) puis
exporté dans les cellules du tissu adipeux.
Le foie joue un rôle majeur comme organe assurant cette gestion. Mais le stockage dans le foie est limité à 100g de glycogène,
l’excédent étant stocké par le tissu adipeux.
Quantité de radioactivité dans différents organes deux heures après l’ingestion de glucose radioactif (en % de la dose initiale ingérée)
2.
La libération du glucose
Entre les périodes de repas, la nuit, il n’y a plus d’apport nutritif de glucose. Ce sont les cellules du foie qui libèrent le glucose dans la
circulation sanguine, qui sera alors mis à disposition des autres cellules. Ce glucose libéré par le foie résulte de la dégradation du
glycogène hépatique au cours de la glycogénolyse : il s’agit d’une catalyse par une enzyme du foie : la glucokynase qui sépare les
nombreux glucoses du glycogène.
Le glycogène des cellules musculaires peut aussi produire du glucose par glycogénolyse, mais ce glucose n’est pas libéré dans le sang, car
la cellule musculaire ne possède pas les transporteurs nécessaires pour l’évacuer.
En revanche, il est utilisé localement et directement par les cellules musculaires au cours d’un effort sportif par exemple. ( elles stockent
jusqu’à 1% de leur masse).
Les adipocytes ne sont pas capables de transformer les triglycérides en glucose, donc ils ne libèrent pas de glucose.
Le foie est donc le seul capable de libérer du glucose sanguin en cas d’hypoglycémie.
1
Thème 3 : Glycémie et diabètes
3.
Le métabolisme glucidique au cours de la journée
En période prandiale : Devenir du glucose pendant un repas ?
La veine porte hépatique apporte du sang riche en glucose (>1g/L).
Les hépatocytes utilisent et mettent une partie du glucose en réserve en réalisant la glycogénogenèse de façon à ce que la
glycémie soit proche de 1g/L dans la veine sus-hépatique. Elles stockent aussi le glucose sous forme de triglycérides. (voie de la
lipogenèse)
Les cellules musculaires et les adipocytes vont aussi utiliser et mettre en réserve le glucose. Les cellules musculaires sous forme
de glycogène et les adipocytes sous forme de triglycérides.
Toutes les autres cellules de l’organisme utilisent le glucose circulant mais ne le stockent pas.
En période post prandiale (jeun)
La veine porte hépatique n’apporte que peu de glucose (<1g/L).
Le foie effectue la glycogénolyse et libère du glucose dans le sang afin de maintenir la glycémie à environ 1g/L dans la veine sushépatique.
Les cellules musculaires et les adipocytes utilisent le glucose circulant mais ne le mettent plus en réserve.
Toutes les autres cellules de l’organisme utilisent aussi le glucose circulant.
2
Thème 3 : Glycémie et diabètes
Comment expliquer la régulation de la glycémie ?
II La régulation hormonale de la glycémie
1.
Mise en évidence expérimentale du rôle du pancréas
Livre Doc p 190
Elle se fait par 3 expériences successives :
1. L’ablation du pancréas chez un animal altère la fonction digestive et déclenche une hyperglycémie. Ainsi, en
plus de sa fonction digestive (enzymes digestives déversées dans l’intestin), le pancréas est un organe
indispensable au maintient de la glycémie à 1g/L.
2. Une greffe de pancréas, (rétablissement des les voies sanguines), faisant suite à une ablation, provoque un
retour de la glycémie à une valeur normale. Le pancréas contrôle la glycémie en utilisant la voie sanguine.
3. Une injection dans le sang de fragments de pancréas dépourvu de fonction digestive, broyés, permet
également de rétablir la glycémie. Ceci prouve que le pancréas libère des molécules dans le sang, ces
hormones sont responsables de la régulation de la glycémie.
 99% du pancréas est constitué par des cellules sécrétrices d’enzymes digestives. Ces cellules sont regroupées en acini (= ensembles de
cellules regroupées autour d’un canal central : le canal de l'acinus).
 1% du pancréas est constitué d’amas cellulaires appelés les îlots de Langerhans.
2.
Le double rôle des îlots de Langerhans
Livre p 191, 192 et 193
Les îlots sont très richement vascularisés. Ils sont constitués de deux types de cellules :
1. les cellules bêta () qui constituent la majorité des îlots et qui sont situées au centre des
îlots,
2. les cellules alpha () moins nombreuses situées à la périphérie des îlots.
Les cellules alpha et bêta sont des cellules qui captent la glycémie en permanence. En fonction des variations de ce paramètre, elles
émettent dans le sang des molécules jouant le rôle de messager chimique qui tendent à ramener la glycémie à une valeur normale.
 Quand la glycémie s’élève :
Les cellules  sécrètent dans le sang de l’insuline (petite protéine de 51 acides aminés).
L’augmentation d’insuline dans le sang provoque une diminution de la glycémie, on dit que l’insuline est hypoglycémiante.
 Quand la glycémie baisse :
Les cellules  produisent du glucagon (protéine de 29 acides aminés).
A l’inverse de l’insuline, le glucagon a une action hyperglycémiante.
L’insuline et le glucagon sont sécrétés dans le sang par les ilots de Langerhans du pancréas, donc dans le milieu intérieur de l’organisme.
Ce mode de sécrétion est dit endocrine.
3.
Mode d’action de l’insuline
L’insuline sécrétée dans le sang peut ainsi atteindre toutes les cellules de l’organisme en quelques minutes. Toutes les cellules de notre
organisme possèdent sur leur surface membranaire des molécules qui sont des récepteurs membranaires à l’insuline (système
clé/serrure de forme complémentaire).
On dit pour cela que ces cellules sont des cellules cibles de l’insuline. Elles répondent à une fixation de l’insuline sur leurs récepteurs en :
- favorisant la pénétration du glucose sanguin dans la cellule,
- favorisant la consommation de ce glucose par la cellule (activation de la respiration mitochondriale).
Par ailleurs, au niveau des organes de stockage du glucose comme le foie et les muscles, l’insuline stimule la synthèse de glycogène
(glycogénogenèse) et stimule la synthèse de graisses dans le tissu adipeux.
Tous ces mécanismes font baisser la glycémie.
3
Thème 3 : Glycémie et diabètes
4.
Mode d’action du glucagon
C’est le même principe que pour l’insuline, mais il agit sur les cellules hépatiques qui possèdent des récepteurs spécifiques à leur
surface. Il stimule la glycogénolyse qui va libérer du glucose dans le sang.
Les actions de l’insuline et du glucagon sont dites antagonistes car elles ont des effets inverses (hypo ou hyper glycémiantes)
III.
L’homéostasie glycémique, un exemple de boucle de régulation hormonale
1.
Définition d’un message hormonal
L’insuline et le glucagon sont des hormones. Les hormones sont des molécules :
- fabriquées par les cellules d’une glande endocrine,
- sécrétées dans le sang,
- se fixant sur des récepteurs spécifiques situés sur des cellules appelées cibles,
- modifiant le métabolisme de la cellule cible,
- dont leur concentration dans le sang fait varier l’intensité de la réponse de la cellule cible.
On dit que le message hormonal est codé en concentration d’hormone.
2.
Un paramètre réglé par un système réglant
La glycémie est un paramètre à régler dont la valeur de consigne est de 1g/L. Un système réglant intervient pour corriger les variations
de ce paramètre, il comporte :
- des capteurs du paramètre à régler : il s’agit des cellules de l’îlot de Langerhans qui possèdent sur
leurs membranes des capteurs de glycémie. Ces cellules jouent également le rôle d’émetteurs
d’hormones avec une concentration codée en fonction de ce qu’elles ont capté.
- des messagers : il s’agit des hormones (insuline et glucagon) qui circulent dans le sang.
- des effecteurs qui sont les organes composés des cellules cibles.
Conclusion : Livre p 194, 195, 196 et 197
Dans le cas de l’homéostasie glycémique, on parle de boucle de régulation hormonale par rétrocontrôle négatif : une augmentation de
glycémie déclenche une baisse et réciproquement
.
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Thème 3 : Glycémie et diabètes
a.
En cas de tendance à l'hyperglycémie
1. le taux de glucose augmente dans la circulation sanguine. (après un repas).
2. l'augmentation de la glycémie inhibe les cellules α et stimule les cellules β qui secrète de l'insuline. La sécrétion est
proportionnelle à la quantité de glucose dans le sang.
3. l'insuline se fixe sur des récepteurs spécifiques.
4. le complexe récepteur-insuline stimule les transporteurs membranaires du glucose.
5. le complexe récepteur-insuline active la glycogénogenèse dans les hépatocytes et les cellules musculaires et inhibe la
glycogénolyse.
6. Dans les adipocytes, le complexe récepteur-insuline permet le stockage du glucose sous forme de triglycérides.
7. Dans toutes les cellules, le métabolisme du glucose est facilité par la fixation de l'insuline sur leur récepteur
membranaire.
______________________________________________________________________________________________________
b.
En cas de tendance à l'hypoglycémie
1. Lorsque le taux de glucose est inférieur à 1g/L, les cellules β sont inhibées et les cellules α sont stimulées.
2. Ces dernières secrèteront d'autant plus de glucagon que la glycémie sera faible.
3. Le glucagon se fixe sur des récepteurs membranaires présents uniquement sur les hépatocytes.
4. Le complexe récepteur-glucagon stimule la glycogénolyse et la sortie de glucose dans le sang via des transporteurs
spécifiques.
5. Le glucose est utilisé de façon préférentielle par les cellules nerveuses.
6. les cellules musculaires réalisent la glycogénolyse pour assurer leur métabolisme.
7. Les triglycérides des adipocytes sont transformés en acides gras et glycérol.
8. Le glycérol est transformé en glucose dans le foie.
9. les acides gras passent dans la circulation sanguine.
10. les acides gras permettent le métabolisme des cellules autres que les cellules nerveuses.
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