insuline

NUTRITION – Métabolisme des glucides: insuline, glucagon et autres hormones, moyens d'étude
Vendredi 27/02/2015
BURBOT Héléna L2 CR : BRASSIER Julia
Nutrition
Dr S. BOULLU
24 pages
Métabolisme des glucides:
insuline, glucagon et autres hormones, moyens d'étude
Ce cours a été inversé avec celui du professeur A. DUTOUR (Le métabolisme énergétique: description et
moyens d'étude. Les compartiments corporels, moyens d'investigation) qui aura lieu la fois prochaine.
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Plan
A. Introduction sur les régulations métaboliques
B. Hormones pancréatiques
I. Insuline
II. Glucagon
III. Couple insuline/glucagon
C. Hormones extra-pancréatiques
I. Hormones intestinales
II. Hormones surrénaliennes
III. Hormone antéhypophysaire
D. Moyens d'étude du métabolisme glucidique
I. Hyperglycémie provoquée par voie orale (HPO)
II. Test au glucagon
III. Index HOMA

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A. Introduction sur les régulations métaboliques
Les substrats énergétiques de l'organisme sont ce qu'on appelle les nutriments. Ils sont issus de la digestion des
aliments. Il y en a plusieurs:
◦le glucose en est le principal,
◦les acides gras (AG) et
◦les acides aminés (AA)
Dans l'organisme, il y a un phénomène absolument indispensable pour réguler l'utilisation et le stockage de ces
substrats énergétiques en fonction de la période de la journée, et surtout la période par rapport aux repas. Dans
le métabolisme énergétique, il y a différentes phases. On peut observer des variations de sécrétion des
hormones, en particulier les hormones pancréatiques, en fonction de ces phases.
•Il y a d'abord la phase prandiale et la phase post-prandiale. La phase prandiale se définit comme le
moment du repas, et la phase post-prandiale comme les quelques heures qui suivent la prise du repas.
Pendant cette phase-là, il y a beaucoup de nutriments qui arrivent dans le sang et l'organisme va devoir
les stocker. Le stockage, en terme physiologique, c'est ce qu'on appelle anabolisme.
•Ensuite, lorsqu'on est à distance des repas, c'est une période qu'on appelle la post-absorption. Dans
cette phase-là, la quantité de nutriments présente dans le sang diminue. Alors, si l'organisme a besoin de
substrat énergétique, il va devoir aller puiser dans ses réserves, il va devoir déstocker. Le déstockage est
ce qu'on appelle en physiologie le catabolisme.
•Puis il y a la période de jeûne. Elle dure généralement une douzaine d'heures, essentiellement la nuit.
Dans cette période-là, il n'y a normalement aucun apport de substrat énergétique. C'est donc au cours de
cette phase que le phénomène de catabolisme (l'utilisation des stocks), est à son maximum. On verra que
l'organisme met en place des phénomènes pour économiser le glucose pour éviter que le taux de sucre
dans le sang soit trop bas.
Le glucose est un substrat énergétique très important. C'est le substrat préférentiel des organes. Le cerveau en
particulier, utilise quasi-exclusivement du glucose en période physiologique. Lorsqu'on est en situation extra-
physiologique, il peut utiliser d'autres substrats, mais sinon, il fonctionne essentiellement avec du glucose.
Par contre, il y a d'autres organes, comme le foie ou les muscles, qui sont capables d'utiliser d'autres substrats
énergétiques alternatifs, comme les AG ou les AA si on est en période où il manque du glucose.
L'utilisation d'autres substrats énergétiques par ces organes va aboutir à la production de corps cétoniques.
Le glucose a un rôle essentiel, il est donc nécessaire de maintenir la concentration de glucose dans le sang,
(c'est-à-dire la glycémie) en permanence, quelque soit le moment de la journée (que ce soit à distance des repas
ou au moment des repas). Et pour maintenir la glycémie dans ces limites très strictes, il faut une très bonne
régulation hormonale et un bon ajustement de l'action des différentes hormones.
Valeurs normales de la glycémie :
•un sujet normal, à jeun, a une glycémie en principe comprise entre 0,70 et 1 g/L, soit en unités
internationales, 1 g qui correspond à 5,5mmol (c'est donc chez un sujet à jeun ou avant les repas)
•lorsqu'on est en situation post-prandiale, donc après les repas (classiquement, c'est la glycémie mesurée
2h après la fin du repas), un sujet normal a toujours une glycémie qui ne dépasse pas 1,40 g/L
Dès que ces glycémies sont en-dehors de ces normes, elles sont pathologiques.
Les glycémies peuvent être trop hautes : dans ce cas-là, on parle de diabète ou de pré-diabète.
Si les glycémies sont trop basses, on parle d'hypoglycémie à partir de 0,60 g/L .
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Il est à retenir que les hypoglycémies peuvent être graves, surtout si elles sont sévères et profondes, en
particulier pour le cerveau puisqu'il n'utilise quasi exclusivement que du glucose pour fonctionner.
Schéma illustrant les différentes régulations métaboliques
Sur le schéma, l'ellipse située en bas représente le compartiment sanguin. Il y figure également 3 organes
importants qui sont importants dans ces régulations: le muscle, le foie et le tissu adipeux.
Les nutriments qui sont dans le sang peuvent être stockés dans différents organes ou être déstockés quand
l'organisme aura besoin de ces substrats énergétiques. Le stockage peut se faire dans le muscle, dans le foie ou
dans le tissu adipeux.
I. Mécanismes de stockage
Si on prend par exemple le glucose :
le glucose sanguin peut être stocké grâce au mécanisme de la glycogénogenèse sous forme d'une grosse
molécule qu'est le glycogène, dans le muscle et dans le foie.
Dans le tissu adipeux, le glucose peut être stocké mais sous une forme différente qui va être sous forme de
triglycérides (TG). En effet, dans le tissu adipeux, il y a des AG qui peuvent s'associer à du glucose transformé
en glycérol afin de former des grosses molécules lipidiques appelées les TG . Ces TG vont être stockés dans le
tissu adipeux.
Sur la coupe histologique (joint au schéma ci-dessus ) qui représente le tissu adipeux, on voit bien ces grosses
cellules que sont les adipocytes et qui contiennent une grosse vacuole centrale dans laquelle vont se mettre les
lipides sous forme de TG.
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Les AG peuvent être stockés sous forme de TG dans le tissu adipeux.
Les AA peuvent être
•soient captés par le muscle (ce qui se passe en majorité) pour synthétiser des protéines grâce à la
protéosynthèse
•soient être captés par foie où ils seront utilisés pour former de nouvelles molécules de glucose grâce au
phénomène de néoglucogenèse.
Dans le muscle et dans le tissu adipeux, il y a un transporteur particulier qui permet l'entrée du glucose dans la
cellule, c'est le transporteur GLUT-4. Il existe différents transporteurs de glucose. La particularité de ce
transporteur est qu'il est dépendant d'une hormone qui s'appelle l'insuline. C'est pour cela qu'on dit que le
muscle et le tissu adipeux sont des organes insulino-dépendants.
II. Les phénomènes de déstockage
A l'inverse, quand l'organisme a besoin de déstocker, il va pouvoir utiliser des stocks de glycogène du muscle et
du foie pour les retransformer en glucose grâce au mécanisme de glycogénolyse. Le glucose peut ensuite être
libéré dans le sang pour être utilisé par l'organisme. De la même façon, il peut y avoir :
•un déstockage des protéines pour reformer des AA, c'est la protéolyse, ou
•une hydrolyse des TG pour reformer des AG, c'est ce qu'on appelle la lipolyse.
Il y a, en permanence, des mouvements de stockage et déstockage des substrats énergétiques dans l'organisme
et c'est grâce à la sécrétion de certaines hormones que ces mécanismes sont possibles.
Il y a différents groupes d'hormones qui vont intervenir.
III. Hormones pancréatiques
Il y a surtout des hormones pancréatiques. Les actions des hormones pancréatiques sur les régulations
métaboliques sont rythmées par l'alternance de périodes de jeûne et de périodes de repas. Deux hormones sont
importantes: l'insuline et le glucagon. Ces deux hormones sont sécrétées de façon préférentielle à des moments
différents de ce cycle, et ont des actions opposées.
a) Insuline
L'insuline agit lors des repas. Son rôle principal est de stocker les nutriments dans le foie, dans le muscle et
dans le tissu adipeux. Ce qui est normal car au moment des repas, il y a beaucoup de nutriments dans le sang, et
donc, beaucoup de sécrétion d 'insuline pour permettre à l'organisme de stocker.
b) Glucagon
A l'inverse, le glucagon agit à jeun et à distance des repas. Cette sécrétion de glucagon permet de déstocker
les nutriments. Le glucagon agit essentiellement sur le foie.
Il est important à retenir que les hormones pancréatiques sont rythmées par l' alternance de jeûne et de repas.
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IV. Hormones extra-pancréatiques
A côté de ces hormones pancréatiques, il y a d'autres hormones extra-pancréatiques qui interviennent dans des
situations parfois différentes. Il y a des hormones intestinales et puis d'autres hormones sécrétées par des
glandes endocrines.
a) Hormones intestinales
On connaît les hormones intestinales depuis de nombreuses années, mais leur rôle dans la régulation
métabolique a été bien mieux connu ces dernières années, ce qui a aboutit au développement de médicaments
qui sont calqués sur l'action de ces hormones.
Lorsque que l'on mange, l'arrivée du bol alimentaire dans l'intestin, va stimuler la sécrétion de certaines
hormones et ces hormones vont aller renforcer l'action de l'insuline. Elles vont donc permettre le stockage.
b) Hormones surrénaliennes
Il y en a plusieurs, il y a aussi une hormone hypophysaire.
Elles agissent en situation de stress (soit de stress de l'organisme, soit un stress physique, psychologique...). Un
stress qui nécessite d'avoir des nutriments qui arrivent dans le sang pour permettre le fonctionnement de
l'organisme. Ou bien elles peuvent avoir une action lorsqu'on est en période de jeûne prolongé et que l'on a
besoin de déstocker de façon importante. C'est une action qui se rapproche de l'action du glucagon. Le glucagon
et toutes ces hormones surrénaliennes et hypophysaires, ont une action opposée à l'insuline , on dit que ce sont
des hormones de contre-régulation.
B. Hormones pancréatiques
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A
B
enzymes pancréatiques
(digestion des aliments)
hormones pancréatiques
(régulation de glycémie)
1% des cellules pancréatiques-
différents types dont cellules α et