48ème JAND 25 janvier 2008 La glycémie postprandiale : du normal au pathologique L. Monnier*, C.Colette * Institut Universitaire de Recherche Clinique, Avenue du doyen-Giraud, 34093 Montpellier Cedex LA GLYCÉMIE POSTPRANDIALE : DU NORMAL AU PATHOLOGIQUE Résumé L'hyperglycémie postprandiale contribue à la fois à l'hyperglycémie chronique dont l'HbA1c est le marqueur de référence et aux fluctuations aiguës de la glycémie entre pics et nadirs. La physiologie nous apprend qu'un sujet non diabétique passe environ la moitié de sa vie en état postprandial. Toutefois, chez le sujet normal, les montées glycémiques postprandiales restent limitées en durée et en amplitude. Le passage de l'état normal au diabète patent se fait par étapes successives. La première qui va de l'état normal à l'intolérance au glucose est caractérisée par une dégradation du contrôle glycémique limitée à la phase postprandiale. La deuxième qui va de l'intolérance au glucose au diabète patent se traduit par l'apparition de désordres glycémiques en fin de nuit (phénomène de l'aube), par une dégradation progressive de la glycémie à jeun, et par une aggravation progressive et supplémentaire des désordres glycémiques dans les périodes qui suivent les repas. Cette évolution est expliquée par 3 anomalies désignées sous le terme de triumvirat biologique : a) un déficit progressif de l'insulinosécrétion endogène; b) un état d'insulinorésistance qui évolue au cours du temps; c) une exagération de la production hépatique du glucose qui est à son maximum en fin de nuit et dans la matinée. Ces observations indiquent que la surveillance des désordres glycémiques chez le diabétique de type 1 doit porter sur les 3 éléments suivants désignés sous le terme de "triade glucose": l'HbA1c, la glycémie à jeun, les glycémies postprandiales. De manière plus générale, l'évaluation des profils glycémiques est d'une grande utilité dans le choix et l'adaptation des traitements qui doivent être plus ou moins ciblés sur l'hyperglycémie prandiale ou basale selon que l'une prédomine par rapport à l'autre. La dysglycémie du diabétique est la résultante de plusieurs désordres glycémiques que l'on peut schématiquement regrouper sous 2 rubriques : a) l'hyperglycémie chronique soutenue et b) les fluctuations aiguës de la glycémie entre pics et nadirs [1]. L'hyperglycémie chronique peut être évaluée à court et à moyen terme par 2 marqueurs qui sont respectivement la glycémie moyenne et l'HbA1c [2]. Elle est constituée en priorité par l'hyperglycémie "basale" c'est à dire par l'élévation des glycémies de jeûne et interprandiales au dessus d'une ligne de base égale à la limite supérieure de la normalité à jeun, soit 5,5 mmole/L, d'après la définition donnée par les standards internationaux [3]. L'hyperglycémie chronique soutenue est également liée à l'hyperglycémie postprandiale qui, par sa durée et son amplitude, contribue à l'exposition à l'hyperglycémie. D'une manière un peu schématique on peut d'ailleurs considérer que l'hyperglycémie postprandiale contribue aux deux désordres fondamentaux de la dysglycémie du diabète. Par sa composante horizontale, c'est à dire sa durée, l'hyperglycémie postprandiale participe à l'hyperglycémie chronique, tandis que par sa composante verticale l'amplitude elle participerait plutôt à la variabilité aiguë de la glycémie. En fait les deux composantes sont plus ou moins indissociables. Ceci explique que la mesure de l'aire sous la courbe des profils glycémiques au dessus d'une ligne horizontale fixée à la valeur préprandiale pour un repas donné soit la meilleure manière de quantifier le degré de l'hyperglycémie postprandiale. Pour se résumer, l'hyperglycémie basale et l'hyperglycémie postprandiale (figure 1) sont les 2 composantes de l'exposition chronique et soutenue à l'hyperglycémie. Toutes deux participent aux complications diabétiques en sachant que les variations aiguës de la glycémie entre pics et nadirs peuvent également jour un rôle qui n'est pas marginal [4]. Dans ces conditions, il est important de pouvoir déterminer L. Monnier - C. Colette 3 chez le diabétique les contributions respectives de l'hyperglycémie basale et prandiale et d'analyser le "spectre" des désordres glycémiques postprandiaux quand on se déplace de la physiologie vers la pathologie, c'est à dire de l'état normal vers un diabète sucré patent, en passant par l'étape intermédiaire de l'intolérance au glucose. Le choix des thérapeutiques dépend de cette détermination et de cette analyse. LES LEÇONS DE LA PHYSIOLOGIE : L'ÉTAT POSTPRANDIAL CHEZ LE NON DIABÉTIQUE L'état postprandial, dérivé du latin "postprandium", s'étale sur une période de 4 heures après ingestion d'un repas [5]. Pendant cette période, les glucides alimentaires (en majorité les amidons et à un degré moindre les oligosaccharides et les disaccharides) sont progressivement hydrolysés par les enzymes du tube digestif. Les monosaccharides (essentiellement des unités glucose) qui sont libérés par cette hydrolyse sont ultérieurement absorbés par l'intestin pour pénétrer dans le système porte et pour être déversés in fine dans la circulation sanguine systémique. La conséquence est une montée de la glycémie qui peut être plus ou moins intense. L'état postabsorptif qui suit l'état postprandial correspond à une période de 6 heures pendant laquelle, chez une personne non diabétique, la glycémie reste dans la zone normale. Au cours de cette période, l'utilisation périphérique du glucose est compensée par une production équivalente de glucose par le foie à partir de l'hydrolyse du glycogène qui a été stocké dans la glande hépatique au cours de la période précédente. L'état de jeûne réel débute seulement à la fin de l'état postabsorptif c'est à dire approximativement 10 à 12 heures après le début du dernier repas. Pendant les états de jeûne et postabsorptifs, les glycémies restent stables et normales chez les personnes qui ne sont pas diabétiques. Cette stabilisation est due au fait que la production hépatique de glucose passe progressivement de la glycogénolyse à la néoglucogenèse c'est à dire à la production de glucose à partir des lactates, d'alanine ou de glycérol. Il apparaît ainsi que chez les personnes qui ne sont pas diabétiques et qui prennent 3 repas quotidiens à des heures relativement fixes, le nycthémère peut être divisé en 3 périodes qui correspondent aux états de jeûne, postprandiaux et postabsorptifs [6]. Les périodes postprandiales (4 heures chacune) couvrent donc un intervalle de temps de l'ordre de 12 heures, c'est à dire une demie journée. L'état de jeûne est limité uniquement à une période de 3 à 4 heures en fin de nuit. Par ailleurs, compte tenu des superpositions entre états postprandiaux et postabsorptifs, on peut considérer qu'une dizaine d'heures sont passées en période postabsorptive . Dans la mesure où nous passons la moitié de notre vie en période postprandiale, il semble important de s'intéresser aux variations glycémiques au cours de cette période. Chez les personnes qui ne sont pas diabétiques, les montées glycémiques postprandiales restent limitées dans leur intensité et leur durée. En particulier, la montée glycémique au dessus de la ligne de base excède rarement 2 heures alors que l'état postprandial (passage des glucides à travers la barrière intestinale) dure environ 4 heures. En effet, chez les personnes qui ne sont pas diabétiques, la montée glycémique est parfaitement contrôlée par la stimulation de la sécrétion insulinique et par la réduction de la glucagonémie [7]. Ces deux phénomènes sont en partie contrôlés par la sécrétion de plusieurs hormones gastro-intestinales, les incrétines [8]. La plus représentative est le "glucagon-like-peptide 1" (GLP1). Sa sécrétion au niveau des entérocytes est initiée par la présence de nutriments tels que le glucose, le galactose, le saccharose ou le maltose. Son mode d'action original a conduit à la production de médicaments antidiabétiques capables d'améliorer la tolérance glucidique postprandiale. Ces médicaments désignés sous le terme d'insulino-mimétiques appartiennent à 2 classes : les analogues du GLP1 dont le premier représentant commercialisé est l'exenatide [9] et les gliptines qui agissent en inhibant l'acitivité de la dipeptidyl petpidase-IV, c'est à dire de l'enzyme qui assure la dégradation physiologique du GLP1 [10]. La stimulation de la sécrétion de l'insuline et la freination de la sécrétion du glucagon au cours de la période postprandiale ont deux conséquences au niveau des flux de L. Monnier - C. Colette 4 glucose : une diminution de la production hépatique de glucose et une stimulation de son utilisation périphérique [7]. Ces modifications se poursuivent avec une intensité variable sur la totalité de la période postprandiale, c'est à dire sur un intervalle de temps de l'ordre de 4 heures pendant lesquelles les hydrates de carbone alimentaires sont hydrolysés puis absorbés au niveau de l'intestin. La conséquence de ces phénomènes est une limitation de la montée glycémique postprandiale dans son intensité et sa durée qui n'excède pas 2 heures. Chez un sujet non diabétique, la glycémie postprandiale est considérée comme normale lorsqu'elle reste inférieure à 140 mg/dL (7,8 mmole/L) à la 2ème heure d'une charge en glucose (75 grammes) [3]. LES LEÇONS DE LA PATHOLOGIE : MONTÉES GLYCÉMIQUES POSTPRANDIALES DANS L'INTOLÉRANCE AU GLUCOSE De la normalité à l'intolérance au glucose L'intolérance au glucose est un état caractérisé par le maintien d'une glycémie à jeun inférieure à 126 mg/dL (7 mmole/L) mais par une montée anormale de la glycémie en période postprandiale. Cet état est mis en évidence par la pratique d'une hyperglycémie provoquée orale (75 grammes de glucose per os) et par l'observation d'une glycémie à la deuxième heure de l'épreuve comprise entre 140 et 199 mg/dL [3]. L'exploration métabolique plus poussée des états d'intolérance au glucose a montré qu'ils s'accompagnent, au moins chez l'obèse, d'une diminution de la sensibilité à l'insuline (figure 2) et d'un hyperinsulinisme réactionnel (figure 3) [11]. Alors que l'exagération de la sécrétion insulinique est suffisante chez l'obèse normotolérant au glucose (figure 3) [11] pour compenser l'insulinorésistance, elle devient insuffisante chez l'obèse intolérant au glucose (figure 3). La conséquence est une dérive anormale des glycémies postprandiales. Dans ces conditions on peut considérer que l'obésité commune, avec normotolérance glucidique, est un état intermédiaire entre la normalité et l'obésité avec intolérance au glucose. Ce dernier état peut être considéré comme un véritable prédiabète dans la mesure où plusieurs études [12,13] ont montré que chez l'adulte le taux de conversion annuel de l'intolérance au glucose en diabète patent est de l'ordre de 10%. De l'intolérance au glucose au diabète de type 2 patent Le diabète patent est caractérisé par une augmentation permanente de la glycémie à jeun qui devient ≥ 126 mg/dL [3]. Les excursions glycémiques postprandiales sont plus longues et plus intenses que chez le sujet exempt de diabète sucré [14]. Sur le plan physiopathologique, le diabète de type 2 est caractérisé par 3 anomalies définies il y a quelques années par De Fronzo sous le terme de triumvirat biologique [15]. Trois organes sont concernés : - La cellule béta dont la sécrétion est altérée par 2 modifications fondamentales : une disparition de l'insulinosécrétion précoce [16] et une déficit relatif ou absolu de l'insulinosécrétion. Au moment de la découverte du diabète sucré il a été démontré que l'insulinosécrétion résiduelle relative est environ de l'ordre de 50% par rapport à l'insulinosécrétion d'un sujet normal (figure 4) [17]. Ce déficit insulinosécrétoire s'aggrave avec le temps - La cellule musculaire devient de moins en moins insulinosensible. L'insulinorésistance des tissus périphériques s'intensifie rapidement dans les 2 ou 3 années qui précèdent le diagnostic pour atteindre ensuite un plateau plus ou moins stable (figure 4) [17]. L'aggravation de l'insulinorésistance est toutefois possible au cours de la maladie car l'hyperglycémie soutenue et chronique exerce un effet toxique sur les tissus périphériques [18]. Cet état de glucotoxicité qui est proportionnelle au degré de l'hyperglycémie contribue à la dégradation de la sensibilité des tissus périphériques à l'insuline. L. Monnier - C. Colette 5 - La cellule hépatique perd également sa sensibilité à l'insuline qui exerce un effet freinateur sur la production du glucose par le foie. Le début de l'emballement de la production hépatique du glucose coïncide en général avec l'élévation de la glycémie à jeun (figure 4) [17]. En conclusion la dégradation progressive de l'insulinosécrétion et de l'insulinosensibilité des tissus périphériques combinée à l'emballement de la production hépatique de glucose conduisent le sujet d'un état d'intolérance au glucose au diabète de type 2 patent. Ce passage se traduit par une augmentation de la glycémie à jeun et par une dégradation supplémentaire des excursions glycémiques postprandiales (figure 3). La dégradation progressive des glycémies postprandiales chez le diabétique Comme nous l'avons indiqué plus haut, les états diabétiques sont caractérisés par des excursions glycémiques postprandiales plus longues et plus amples que celles qui sont observées chez les sujets normaux (figure 5) [14]. De plus les glycémies pendant les périodes de jeûne et postabsorptives sont sujettes à des variations permanentes au cours de la même journée et d'un jour à l'autre, alors qu'elles sont stables chez la personne non diabétique. Ces différences entre profils glycémiques chez les diabétiques et les non diabétiques sont dues aux perturbations métaboliques et hormonales qui caractérisent le diabète de type 2 [15]: a) un déficit plus ou moins intense de l'insulinosécrétion; b) un état d'insulinorésistance; et c) une augmentation de la production hépatique de glucose qui est à son maximum en fin de nuit et dans la matinée. Par exemple ce dernier mécanisme est responsable du phénomène de l'aube, c'est à dire de la remontée glycémique progressive et spontanée qui survient dans la deuxième partie de la nuit à partir de 4 à 5 heures du matin [19]. Sur le plan hormonal, en dehors de la diminution de l'insulinosécrétion, le diabète de type 2 est caractérisé par une augmentation de la sécrétion de glucagon. Après ingestion d'un repas glucidique, la sécrétion d'insuline est insuffisamment stimulée chez le diabétique de type 2 et la sécrétion du glucagon est insuffisamment freinée [7]. La combinaison de ces 2 anomalies explique que les flux du glucose soient perturbés en période postprandiale : persistance d'un flux d'utilisation faible et d'un flux de production hépatique élevé. Ces dernières perturbations conduisent à la dérive excessive des glycémies au cours de la période qui suit le repas, en particulier celle qui suit le petit déjeuner : le phénomène de l'aube "étendu" (figure 5) [14]. L'hyperglycémie postprandiale : Contribution à l'hyperglycémie globale Le rôle de l'hyperglycémie postprandiale en tant que contributeur à l'hyperglycémie globale a été soulevé par les études de corrélations entre HbA1c et valeurs glycémiques mesurées à différents moments de la journée : périodes de jeûne et postprandiales. Qu'il s'agisse des glycémies à jeun, postprandiales ou moyennes, toutes sont corrélées à l'HbA1c bien que ce soit en général la glycémie moyenne qui corrèle le mieux avec l'HbA1c [2]. Dans tous les cas de figure, si on souhaite avoir une vision détaillée de la dysglycémie du diabétique, il est souhaitable d'évaluer ce que nous désignons sous le terme de "triade glucose" [20]: HbA1c, glycémie à jeun, glycémie postprandiale et en deuxième lieu de sortir du point de vue réducteur qui consisterait à affirmer que l'un des paramètres de la triade glucose : l'HbA1c, la glycémie de jeûne ou la glycémie postprandiale, est plus important, ou moins important que les autres. Tous ont leur intérêt et doivent être traités sur le même pied d'égalité en sachant toutefois que les contributions respectives de l'hyperglycémie à jeun et de l'hyperglycémie postprandiale à l'hyperglycémie globale varient avec le niveau de l'HbA1c [21,22]. Dans un travail publié en 2003 [22], nous avons démontré que la contribution relative de l'hyperglycémie postprandiale est de l'ordre de 70% chez les diabétiques dont l'HbA1c est inférieur à 7,3 %. Cette contribution diminue progressivement lorsque l'équilibre diabétique se détériore, pour laisser la place à une contribution progressivement croissante de l'hyperglycémie à jeun. Ces résultats ont été confirmés dans un travail L. Monnier - C. Colette 6 récent réalisé en utilisant des enregistrements glycémiques continus ambulatoires (CGMS) dans le diabète de type 2 (figure 5) [14]. Les résultats montrent que les glycémies à jeun et postprandiales sont bien contrôlées lorsque l'HbA1c est inférieure à 6,5 %. Lorsque l'HbA1c dépasse 8 %, l'hyperglycémie est globale, touchant à la fois les périodes nocturnes, postprandiales, préprandiales (avant le petit déjeuner) et interprandiales. Dans la zone intermédiaire, entre 6,5 et 8 %, on assiste à une dégradation progressive et précoce des glycémies postprandiales, surtout après le petit déjeuner, puis à une dégradation des glycémies préprandiales en fin de nuit. Cette dernière détérioration qui correspond au phénomène de l'aube démarre 2 à 3 heures avant la prise du petit déjeuner. Ainsi pour des raisons diamétralement opposées, il apparaît que la mesure de la glycémie postprandiale n'a qu'un intérêt limité dans deux situations : a) quand l'HbA1c est inférieure à 6,5 % et b) quand elle est supérieure à 8 %. En revanche, sa mesure est particulièrement importante lorsque l'HbA1c se situe dans une zone intermédiaire entre 6,5 % et 8 %. Le fait que la dégradation de l'hyperglycémie prandiale précède en général celle de l'hyperglycémie basale devrait avoir des conséquences pour le traitement diététique et pharmacologique du diabète de type 2. En premier lieu, Les mesures diététiques sont surtout intéressantes à appliquer lors du repas, le plus souvent le petit déjeuner qui est responsable des plus fortes excursions glycémiques [14,23]. C'est donc sur le petit déjeuner qu'il faudrait exercer une vigilance particulière en terme de mesures diététiques tant quantitatives que qualitatives. En second lieu, les traitements pharmacologiques du diabète sucré devraient tenir compte de l'importance respective des hyperglycémies postprandiales et basales. Dans tous les cas, l'hyperglycémie postprandiale doit être prise en compte car son impact sur l'HbA1c est constant et égal à 1% (en pourcentage de point d'HbA1c) quel que soit le niveau de l'HbA1c. Compte tenu de cette donnée, envisageons trois patients ayant des niveaux d'HbA1c à 7%, 8% et 10%. Si nous supposons que le taux d'HbA1c est égal à 5% chez une personne non diabétique, on peut conclure que les impacts respectifs des hyperglycémies postprandiales et basales sur l'HbA1c sont les suivants : a) pour le patient 1 : 1% pour le postprandial et 1% pour le basal; b) pour le patient 2 : 1% pour le postprandial et 2% pour le basal; c) pour le patient 3 : 1% pour le postprandial et 4% pour le basal. Dans ces conditions l'objectif thérapeutique (HbA1c < 6,5%) ne pourra être atteint par un traitement isolé de la glycémie postprandiale que chez le patient 1. Dans les 2 autres cas (patients 2 et 3), il conviendra d'abord d'associer un traitement de l'hyperglycémie basale à celui de l'hyperglycémie postprandiale. Pour certains auteurs les 2 traitements doivent être envisagés de manière concomitante, pour d'autres ils devraient être séquentiels en 2 étapes : traitement en premier lieu de l'hyperglycémie basale en ramenant l'HbA1c entre 7 et 8%, suivi par un traitement de l'hyperglycémie postprandiale pour obtenir une HbA1c < 6,5%-7%. En conclusion, de manière plus générale, il apparaît que le choix du traitement du diabète sucré de type 2 devrait être modulé en fonction des niveaux d'HbA1c et des profils glycémiques. Ces deux données permettent une personnalisation des traitements qui doivent être plus ou moins ciblés sur l'hyperglycémie prandiale ou basale selon que l'une prédomine par rapport à l'autre. L. Monnier - C. Colette 7 Références [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] Colette C, Monnier L. Acute glucose fluctuations and chronic sustained hyperglycemia as risk factors for cardiovascular diseases in patients with type 2 diabetes. 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Figure 2 : Evolution de la sensibilité au glucose explorée par le clamp glycémique lors du passage progressif de l'état normal vers le diabète patent (d'après la référence 11). Figure 3 : Evolution de la glycémie et de l'insulinémie au cours d'une épreuve d'hyperglycémie provoquée orale lors du passage progressif de l'état normal vers le diabète patent (d'après la référence 11). L. Monnier - C. Colette 9 Figure 4 : Evolution de l'insulinorésistance, de la production hépatique du glucose, de l'insulinosécrétion résiduelle (%) et des glycémies au cours de l'histoire naturelle du diabète de type 2 Figure 5 : Profils glycémiques chez des diabétiques de type 2, non insulinés, à différents niveaux d'HbA1c (d'après la référence 14). L. Monnier - C. Colette 10