Régulation de la Glycémie

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Cours du 10/12/2009 (1er cours du 2ème semestre)
Intégration des métabolismes
glucidique, protidique, lipidique
Régulation de la glycémie
PLAN I-Généralités
II-Voies métaboliques de la phase post-prandiale et de la phase de jeûne
III-Contrôle neuro-hormonal du métabolisme énergétique
1) Insuline
2) Glucagon
3) Actions métaboliques de l’adrénaline
4) Autres hormones
IV-Métabolisme énergétique lors de l’exercice
V-Physiopathologie : diabète et résistance à l’insuline
I. Généralités
Notre organisme est en constant renouvellement de molécule, de forme et de structure
et ceci grâce la matière organique que l’on prend de notre environnement. Si l’énergie
interne d’un individu ne varie pas, (c'est-à-dire que cet individu a une température,
une masse corporelle et une composition constante), chaque jour nos entrées
d’énergie sont exactement égales à nos sorties d’énergie. Donc la balance est
équilibrée.
Les sorties d’énergie existent soit sous forme de chaleur, soit sous forme de travail
mécanique externe.
Tout ce qu’on mange (les glucides, les lipides…) sont oxydés pour donner au final du
CO2 et de l’eau, éventuellement pour les protéines de l’ammoniac. Ceci nous aide à
produire au niveau de nos cellules de l’énergie. Dans toute cette transformation, de
l’énergie thermique est produite et on perd 60% dans cette énergie thermique.
L’énergie chimique qui est la forme ATP ne représente que 40% du total. Et c’est là-
dessus que l’on va pouvoir assurer toutes nos fonctions cellulaires de synthèse, tout
notre travail mécanique (muscles). Donc l’essentiel de ce qu’on absorbe chaque jour
sert a produire de l’énergie.
Néanmoins notre organisme est en constant renouvellement sauf l’ADN : en
permanence on a quand même une synthèse et une dégradation de molécules pour
être à l’équilibre. Donc pour permettre ce renouvellement il faut que notre
alimentation, en plus des calories, nous apporte aussi des protéines (au minimum
1g/kg de masse corporelle), des acides aminés essentiels, certains acides gras et des
vitamines.

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Le grand principe (important) :
Dans nos cellules se passe l’interconvertibilité moléculaire, c'est-à-dire que la
plupart de nos cellules, avec des degrés variables suivant les tissus, (la plus forte la
dedans étant l’hépatocyte), ont la capacité de transformer une molécule en une autre,
ce qui est extrêmement important pour la suite.
Par exemple, à partir de la polymérisation du glucose on obtient du glycogène et si
on dépolymérise le glycogène, on a du glucose. Mais on peut aussi faire des choses
plus compliquées à partir du glucose comme des acides gras (par la cellule hépatique)
et aussi à partir des acides aminés on peut obtenir du glucose (cependant, la
réciproque n’est pas vraie).
Toutes ces transformations ne se font pas au hasard, il y a un système de régulation
hormonale et de régulation par le système nerveux autonome qui va nous donner le
sens de ces différentes réactions dans les tissus. Les 3 principaux tissus dont on va
parler aujourd’hui sont les acteurs majeurs du métabolisme énergétique, il y a :
 En premier chef le foie qui a des propriétés uniques
 Les muscles qui constituent l’essentiel des cellules pondéralement de notre corps
 Le tissu adipeux
Il faut savoir que nos neurones, contrairement aux autres cellules de notre organisme, ne sont
capables de métaboliser que le glucose, ils ne peuvent pas métaboliser les acides gras (ils ne
disposent pas des enzymes nécessaires). Donc forcément le cerveau est extrêmement dépendant
de son apport en glucose, il faut donc qu’il y ait un débit cérébral correct, mais aussi que la
glycémie (donc la concentration plasmatique de glucose) reste constante, même à distance d’un
repas. Les autres organes, sans glucose se débrouillent très bien, le cerveau non. Donc l’intérêt
du maintien de la régulation de la glycémie est de permettre la survie du cerveau.
La glycémie normale (ou concentration plasmatique de glucose), en général est mesurée à jeun
car elle est influencée par les repas.
Elle peut varier si tout va bien entre 4 et 5.5 mmol/L ce qui équivaut à 0.9 à 1 g/L. Après les
repas, cela dépend du contenu et de la charge du repas, mais elle peut s’élever jusqu’à 8 mmol/L.
Un repas moyen est composé de 65% de glucide, 25% de lipide et 10% de protide.
Une hypoglycémie sévère donc avec une glycémie qui passe en dessous de 2mmol/L soit 0.35g/L
peut entrainer des conséquences très délétères comme un coma et si cela se prolonge, on observe
la mort des cellules cérébrales.
II. Les voies métaboliques de la phase post-prandiale et de la
phase de jeûne
Le problème c’est que notre apport alimentaire est discontinu, il est rythmé par 3 repas par jour.
On distingue la phase post-prandiale qui est le temps de la digestion (environ dans les 4h qui
suivent le repas), la ou les substrats énergétiques arrivent dans notre sang ; et puis la phase de
jeûne.
 Pendant la phase post-prandiale, l’essentiel de nos besoins en énergie est couvert par
les glucides que l’on vient d’ingérer. Ils sont majoritaires en proportion dans un repas
normal, et ce sont eux qui vont servir à produire l’énergie pour à peu près toutes nos
cellules. En phase post prandiale également, l’essentiel des graisses que l’on a absorbées

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et des acides aminés sont mis en réserve essentiellement sous forme de triglycérides dans
le tissu adipeux. Les triglycérides sont très intéressant car ce sont des lipides, ils
produisent beaucoup d’énergie pour peu de volume. D’autant plus que dans le tissu
adipeux il n’y a pratiquement que des lipides, avec seulement 15% d’eau. Donc le tissu
adipeux est très intéressant car il permet un fort rendement énergétique, avec un minimum
de volume et de poids.
 Pendant les phases de jeûne (fin de matinée, fin d’après-midi et une bonne partie de la
nuit), on n’ingère plus de glucose, donc pour maintenir une glycémie à peu près constante,
il va falloir que notre organisme produise du glucose, le synthétise et le remette dans la
circulation. En effet, le glucose va être utilisé essentiellement par le système nerveux qui
encore une fois ne consomme que ça. Le grand artisan de ceci est le foie, le seul organe
qui soit capable de synthétiser et de libérer le glucose dans la circulation.
Les autres organes, pour avoir leur énergie, vont utiliser essentiellement d’autres substrats que le
glucose (qui sera réservé au cerveau) qui sont les lipides endogènes qui vont être libérés du tissu
adipeux.
a. Les grandes voies métaboliques qui surviennent en post-
prandiale (Schéma) :
Après la digestion, les glucides vont arriver au niveau du foie, par la veine porte, sous forme non
pas essentiellement de glucose mais de galactose et de fructose. Ils entrent dans le foie et
immédiatement le galactose et le fructose sont transformés en glucose. Le glucose va être le
véhicule des glucides dans le sang. Immédiatement le foie va polymériser ce glucose pour
former du glycogène (par la glycogène synthase) c’est la mise en réserve.
Il va pouvoir aussi à partir de ce glucose qui est très abondant former du glycérophosphate d’une
part et des acides gras d’autre part et si les 2 s’associent, cela nous forme des triglycérides. Ces
triglycérides ne vont pas rester dans le foie, ils vont s’associer à des lipoprotéines de très bas
poids moléculaires (VLDL) qui vont aller dans la circulation apporter des triglycérides aux
différents tissus et en particulier au tissu adipeux. Les capillaires des tissus adipeux sont
particulièrement riches en lipoprotéine lipase qui vont contribuer à cliver ces VLDL, à couper
les triglycérides (mono glycérides et acides gras) et les acides gras rentrent dans la cellule
adipeuse où ils peuvent participer à la reformation de triglycérides.
Tout le glucose n’est quand même pas capté par le foie, il en passe dans la circulation, et là il va
pénétrer dans le muscle qui, comme au niveau du foie, va pouvoir fabriquer du glycogène
musculaire.
Au niveau des tissus adipeux, le glucose entre également, il va former du glycérolphosphate, il
peut aussi former des acides gras (comme le foie) et tout ça va participer à la formation des
triglycérides.
Le glucose entre dans n’importe quelle cellule et il subit la glycolyse puis le cycle de Krebs et il
est capable de fournir de l’énergie moyennant une production de CO2 et d’H20.
Donc quand il y a plein de glucose, on le met en réserve et on l’utilise pour fonctionner.
Les acides aminés, après digestion, viennent aussi dans la circulation de la veine porte et arrivent
au niveau du foie. Là ils ont un devenir un peu particulier, c'est-à-dire que le foie est capable à

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partir d’acides aminés dits glucoformateurs, après désamination, de former du glucose, qui peut
donc être utilisé, rentrer dans le cycle de Krebs et produire l’énergie dont a besoin le foie.
Donc en période post-prandiale, le foie, pour ses besoins à lui, est capable à partir d’acide aminés
glucoformateurs de produire de l’énergie. Mais il y a aussi d’autres acides aminés cétoformateurs
qui peuvent donner des acides gras qui vont entrer dans la fabrication des triglycérides. Les
acides aminés ne peuvent pas être stockés tels quels, il faut obligatoirement qu’ils soient
transformés notamment en triglycérides, éventuellement en glucose. Donc pas de réserve
protéique : ainsi si on mange des aliments hyper protéinés, ça ne donnera pas de muscle mais de
la graisse. Les acides aminés qui ne sont pas directement captés par le foie, peuvent aussi rentrer
dans le muscle et servir à la synthèse de protéines musculaires.
Les lipides ingérés pendant la digestion :
Au niveau du tube digestif, les triglycérides utilisent principalement les lymphatiques (les
chylifères intestinaux sous forme de chylomicrons). Ces chylomicrons vont pouvoir être clivés
par la lipoprotéine-lipase (LPL) au niveau du tissu adipeux et y permettre l’entrée et le stockage
d’acides gras sous forme de triglycérides. Les acides gras au niveau du tissu adipeux peuvent
aussi provenir des VLDL qui sont fabriqués dans le foie, (comme dit précédemment), des
chylomicrons qui viennent par les lymphatiques intestinaux sans passer par le foie, et du
métabolisme du glucose que capte le tissu adipeux => notion d’interconvertibilité.
Ce qu’il faut retenir :
Pendant cette phase là, l’essentiel de notre énergie provient de l’oxydation du glucose qui est à ce
moment-là abondant dans toutes les cellules. Une grande partie des glucides ingérés est mise en
réserve sous forme de glycogène dans le foie et les muscles ; et sous forme de triglycérides dans
le tissu adipeux. L’essentiel des lipides ingérés est stocké sous forme de triglycérides dans le tissu
adipeux. Les acides aminés qui ne servent pas à la synthèse protéique comme dans le muscle par
exemple, sont mis en réserve sous forme de triglycérides dans le tissu adipeux.
b. Les voies métaboliques pendant la phase de jeûne :
Rien n’arrive par le tube digestif mais on doit maintenir une glycémie correcte et donner
suffisamment de substrat aux différents organes.
1ère source de glucose : glycogénogénèse hépatique
Le foie va ici avoir un rôle capital car il va synthétiser le glucose et le libérer dans la circulation.
À ce moment-là, il va y avoir dépolymérisation du glycogène hépatique qui va donner du
glucose-6-phosphate par la glycogène phosphorylase, qui va ensuite être déphosphorylé et
transformé en glucose pour pouvoir aller dans la circulation et ravitailler le système nerveux qui
n’utilise que ça.
2ème source de glucose : néoglucogenèse à partir du glycérol
Les autres organes vont plutôt utiliser des acides gras ; ce qui va se passer au niveau du tissu
adipeux, c’est que les triglycérides vont subir une lipolyse en glycérol d’une part et en acides gras
d’autre part. Ce glycérol peut repartir dans la circulation et au niveau du foie, il peut être
transformé en glucose. Le tissu adipeux ne peut pas faire cette transformation glycérol =>
glucose, seul le foie en est capable.

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3ème source de glucose : néoglucogenèse à partir acides pyruvique et lactique musculaire
Le muscle possède aussi du glycogène, celui-ci va subir une glycogénolyse. Cependant cette
réaction produit du glucose-6-phosphate qui ne traverse pas les membranes, et le muscle ne
possède pas la phosphatase qui est présente dans le foie permettant la transformation en glucose.
Mais ce glucose-6-phosphate va pouvoir entrer dans la glycolyse et produire de l’acide lactique
et de l’acide pyruvique. Ceux-là peuvent sortir du muscle et aller dans le foie qui peut les
transformer en glucose.
4ème source de glucose : néoglucogenèse à partir de protéines musculaires
Au niveau du muscle, en situation de jeûne prolongé, on a une protéolyse de protéines en excès
qui va donner des acides aminés et ceux-ci vont repasser dans la circulation et aller au foie. Et à
partir de ces acides aminés, notamment ceux qui sont dits glucoformateurs, après désamination
peuvent redonner du glucose.
La néoglucogenèse est la transformation de substrat qui n’est pas d’origine glucidique en
glucose.
La néoglucogenèse arrive après consommation du glycogène disponible, donc pour des jeûnes
prolongés.
Si on reçoit des vitamines et que boit de l’eau, on peut tenir un ou deux mois sans manger.
En dehors du système nerveux, les autres organes vont préférentiellement utiliser des acides gras
et les lipides venant de la lipolyse, pour les métaboliser et produire de l’énergie.
En cas de jeûne un peu prolongé, les acides gras peuvent aller au niveau du foie et être
transformés en corps cétoniques (l’acétone par exemple qui peut traverser la membrane alvéolo-
capillaire et se retrouver dans le gaz alvéolaire et être expiré, c’est pour cela que ceux qui sont à
jeun depuis assez longtemps ont cette odeur d’acétone). Ces corps cétoniques peuvent être
utilisés pour fournir de l’énergie aux tissus et après quelques jours au cerveau (après
transformation par le foie).
Sur le plan quantitatif :
Les réserves glycogéniques du foie sont d’à peu près 100g, ce qui fait 400Kcal (ce qui n’est pas
énorme à côté de ce que l’on consomme par jour environ 2000-3000Kcal selon la taille, le sexe,
l’exercice musculaire…), et on voit tout de suite que ça ne suffira pas à des jeûnes prolongés.
La néoglucogénèse, au terme de 24h de jeûne, est capable de produire au niveau du foie 180g de
glucose soit 720Kcal, ce n’est pas énorme mais suffisant pour amener le glucose au système
nerveux.
Il faudra absolument une mobilisation de triglycérides du tissu adipeux pour nourrir et produire
de l’énergie au niveau des autres organes.
Quel système règle tout ça? Comment les cellules savent quelle voie métabolique utiliser ?
Pour cela il existe un système de contrôle neuro-hormonal qui implique un certain nombre
d’hormones et le système nerveux autonome.