insuline, glucag

NUTRITION - Métabolisme des glucides : insuline, glucagon et autres hormones, moyens d’étude
18/03/2016
Frémont Léa L2
CR : BOUÉ Kévin
Nutrition
Dr Sandrine BOULLU
12 pages
Métabolisme des glucides : insuline, glucagon et autres hormones, moyens d’étude
A. Introduction sur les régulations métaboliques
Les substrats énergétiques de l'organisme sont ce qu'on appelle les nutriments :
•Le glucose (très important),
•Les acides gras (AG),
•Les acides aminés (AA).
Il est indispensable que l’utilisation du stockage de ces substrats soit régulée pour que l’organisme puisse
fonctionner correctement et avoir un niveau de glycémie toujours correct. Les hormones participent à cette
régulation très fine du stockage.
Chez un sujet normal on a un rythme qui est lié aux périodes de repas, et hors repas ou de jeûne.
La période prandiale est définie par la prise alimentaire, la période postprandiale correspond aux quelques
heures qui suivent. Dans cette phase-là, l'organisme va se tourner vers le stockage, en terme physiologique, on
parle d'anabolisme. Les aliments vont être digérés et transformés en nutriments, qui sont de petites molécules
qui vont être absorbées au niveau de la muqueuse digestive et ils vont passer dans le sang.
Le glucose peut être stocké dans le foie, le muscle et le tissu adipeux. Au niveau des muscles et du tissu
adipeux, GLUT4 est un transporteur du glucose qui nécessite pour être fonctionnel (pour s'insérer à la
membrane) la présence d’insuline, c'est pour ça qu'on parle d'organes insulino-dépendants.
Le stockage peut se faire sous forme de glycogène dans les muscles et dans le foie, c'est ce que l'on appelle la
glycogénogenèse. Dans le tissu adipeux, le glucose va être intégré à la synthèse des triglycérides et c'est ce
qu'on appelle la glycogenèse.
Les acides aminés vont être stockés essentiellement dans le muscle sous forme de protéines par le phénomène
de protéogenèse ou protéosynthèse.
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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. Index HOMA et QUICKI
III. Test au glucagon

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Les acides gras vont être stockés dans le tissu adipeux. Les acides gras et le glucose transformé en glycérol vont
s'associer pour former les triglycérides, c'est le phénomène de lipogenèse.
Suite à cette phase-là, on a la post-absorption, c'est à dire entre les repas, quand l'absorption est terminée.
Dans cette phase là, si l’organisme a besoin de nutriments comme source d'énergie, il va utiliser ce qu'il a mis
en stock à la phase précédente, il va faire du catabolisme, c'est-à-dire du déstockage.
Ce catabolisme va être à son maximum en période de jeûne. Lorsque le jeûne se prolonge des mécanismes se
mettent en place pour économiser le glucose et pouvoir utiliser les autres nutriments comme source énergétique.
Dans cette phase de déstockage, on va pouvoir effectuer une glycogénolyse dans le muscle et dans le foie c'est-
à-dire qu'on va avoir une hydrolyse du glycogène pour reformer du glucose qui va pouvoir passer dans le sang.
Le foie peut aussi produire du glucose grâce au acides aminés par le phénomène de néoglucogenèse.
Toujours en cas de besoin, les protéines peuvent être retransformées en acides aminés par protéolyse, et les
acides gras peuvent être produits par hydrolyse des triglycérides, c'est la lipolyse.
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Le glucose est le substrat énergétique préférentiel des organes. Le cerveau utilise quasiment que du glucose,
c'est pour ça que quand on manque de glucose de façon prolongée ça peut faire souffrir le cerveau. Les autres
organes comme le foie et le muscle ont la possibilité lorsqu'ils manquent de glucose d'utiliser d’autres substrats
énergétiques (AA et AG), ce qui va générer la production de corps cétoniques.
La glycémie (taux de glucose dans le sang) est un paramètre important qui doit être maintenu dans des limites
très strictes. En dehors de ces normes très étroites c’est pathologique.
La glycémie normale, à jeun, est comprise entre 0,70 et 1,00 g/L.
Après les repas on ne doit pas dépasser 1,40 g/L.
Si la glycémie est trop haute on parle de diabète ou de stade pré-diabétique. Si elle est trop basse, c'est ce que
l'on appelle une hypoglycémie (de sévérité variable, en dessous de 0,60 – 0,80 g/L), qui peut être très grave
pour le cerveau.
Les hormones jouent un rôle majeur dans ces régulations métaboliques.
Il y a des hormones pancréatiques qui vont intervenir dans l'alternance jeûne-repas et il y a d'autres hormones
qui vont intervenir dans des situations différentes.
Au niveau des hormones pancréatiques, l'insuline est l'hormone de stockage. Elle va agir lors des repas et de la
phase postprandiale, sur le foie, le muscle et le tissu adipeux.
Le glucagon est une hormone qui a l'action inverse, il agit à distance des repas et à jeun lorsqu'on a besoin de
déstocker. Il a une action essentiellement hépatique.
Au niveau des hormones extra-pancréatiques, on va avoir les hormones intestinales. Lors de la prise
alimentaire en particulier, on va avoir des hormones qui vont renforcer l'action de l'insuline.
Il y a également d'autres hormones sécrétées par les glandes surrénales ou par l'hypophyse qui vont pouvoir
venir réguler la glycémie mais indépendamment du cycle jeûne-repas, en cas de stress ou de grève de la faim
(situations particulières), ces hormones ont un rôle de déstockage (comme le glucagon).
B. Hormones pancréatiques
Dans le pancréas, il y a deux contingents de
cellules, on a le pancréas exocrine et le
pancréas endocrine.
Le pancréas exocrine sert à synthétiser les
enzymes pancréatiques qui ont un rôle dans
la digestion des aliments.
Les cellules du pancréas endocrine vont
sécréter les différentes hormones. Ces
cellules sont regroupées dans les îlots de
Langerhans, ces îlots sont disséminés dans
tout le pancréas.
On retrouve différents types de cellules
dans ces îlots, notamment des cellules
α et des cellules β. Les cellules endocrines
représentent seulement 1%
des cellules pancréatiques mais on ne
peut pas vivre sans elles.
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I. Insuline
L'insuline est synthétisée par les cellules β. C'est une hormone peptidique, elle est sécrétée sous forme de
précurseur de haut poids moléculaire qui va subir des étapes de maturation.
Au départ on a la pré-pro-insuline puis la pro-insuline qui va être coupé en une molécule d'insuline et une
molécule de peptide C en quantité équimolaire. L'insuline est donc un peptide qui est formé par deux chaînes
a et b reliées par un pont disulfure.
Les hormones sont souvent secrétées de façon basale puis
on a un pic de sécrétion lorsqu'il y a des facteurs de
stimulation, c'est ce qui se passe pour l'insuline. Ce qui va
stimuler la sécrétion d'insuline ça va être la prise
alimentaire et notamment les glucides (glucose).
Le niveau de glycémie exerce un rétrocontrôle sur la
sécrétion d'insuline. La courbe représente l'évolution de la
glycémie en fonction des horaires de la journée et des repas
(schéma). Il y a un pic de glycémie à chaque repas qui
induit pic de sécrétion insuline. Entre les repas on a une
sécrétion basale d’insuline qui est indispensable.
Il y a d'autres facteurs de stimulation et notamment des hormones pancréatiques (glucagon). Il y a une hormone
pancréatique qui a un effet inhibiteur, c'est la somatostatine. Il y a aussi des hormones intestinales : le GLP1 et
le GIP, stimulation adrénergique. Et il y a beaucoup d'agents pharmacologiques que l'on va utiliser dans le
traitement du diabète : sulfamides hypoglycémiants, les glinides, les agonistes ou analogues du GLP1
Schéma de cellule β pancréatique possédant GLUT2
(permet l'entrée du glucose). Après l'entrée du glucose
on a un phénomène de glycolyse qui va augmenter l'ATP
intracellulaire, ce qui va induire une fermeture des
canaux potassiques puis une ouverture des canaux
calciques potentiel dépendant. C'est l'afflux
intracellulaire de calcium qui va provoquer l'exocytose
des granules d'insuline et donc sa libération.
Il y a différente phase dans la sécrétion d’insuline, la
sécrétion basale (en dehors de toute prise alimentaire) et
la sécrétion en réponse à la prise alimentaire qui
comprends 3 phases différentes :
➢La phase céphalique : stimulation de la sécrétion
d'insuline due à la stimulation du nerf vague.
➢La phase entéro-insulaire : c'est l'arrivée du bol
alimentaire dans l'intestin qui provoque la sécrétion
des hormones intestinales et notamment les
incrétines qui vont par la suite stimuler la sécrétion
d'insuline qui est déjà préformée et présente dans
les granules de sécrétion.
➢La phase insulaire qui est due à l’arrivée des
nutriments au niveau du pancréas et la pénétration
du glucose par GLUT2, qui stimule la sécrétion
d'insuline néoformée.
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Mécanismes d’action :
Le schéma représente une cellule cible, le récepteur
membranaire de l'insuline est formé de deux sous-
unités α et deux sous-unités β qui portent un
domaine tyrosine kinase.
L'insuline va se fixer sur son récepteur ce qui induit
une auto-phosphorylation du domaine tyrosine
kinase qui est très importante car elle induit une
activation en cascade des substrats qui activent à
leur tour des kinases (2 types) : MAP kinases
(explique les effets de l'insuline sur la croissance
cellulaire), PI3 kinase → effets métaboliques sur
GLUT4 (insertion dans la membrane et donc
pénétration du glucose dans les cellules), et actions
enzymatiques possible grâce à l'insuline.
Actions métaboliques :
L'insuline est l'hormone de stockage (de l'anabolisme) glucido-lipido-protidique, c'est la seule hormone
hypoglycémiante de l'organisme d’où le fait qu'elle soit indispensable à la vie.
Métabolisme glucidique :
L'insuline permet l'entrée cellulaire du glucose dans les tissus insulino-dépendants via le transporteur GLUT4.
Elle va :
–stimuler la glycolyse,
–favoriser le stockage du glucose sous forme de glycogène dans le foie et les muscles,
–elle s’oppose à tous les mécanismes qui permettent de déstocker le glucose, c'est-à-dire qu'elle va
inhiber la glycogénolyse et la néoglucogenèse.
Par tous ces mécanismes elle diminue la concentration de glucose dans le sang, elle est hypoglycémiante.
Métabolisme lipidique :
–L'insuline favorise l'entrée cellulaire des acides gras libres et leur stockage sous forme de triglycérides
(AG + glucose transformé en glycérol = lipogenèse),
–elle s’oppose aux mécanismes de déstockage pour éviter la libération des AG dans le sang donc elle
diminue les AG libres sanguins (diminution lipolyse).
Métabolisme protidique :
–Elle favorise l'entrée cellulaire des acides aminés,
–favorise leur stockage dans le muscle sous forme de protéines (protéosynthèse),
–elle empêche la protéolyse en s'opposant à leur libération sanguine.
Donc elle va diminuer les AA sanguins.
L’insuline favorise tous les mécanismes de stockage, empêche tous les mécanismes de relargage des nutriments
dans le sang.
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