Déjà plus de
1 million
d'inscrits !
La régulation de la glycémie
Déjà plus de
1 million
d'inscrits !
Avant de commencer, regarde les vidéos suivantes
Introduction :
La glycémie est le taux de sucre dans le sang qui varie peu au cours de la journée. À jeun, elle est comprise entre 0.7 et 1,1 g/L et n’excède pas 1,4 g/L après les repas. La glycémie fluctue peu au cours de la journée malgré la prise de repas et l’utilisation du sucre lors des efforts effectués dans la journée. Cela montre bien la présence d’un système très performant qui permet de réguler la glycémie.
Dans la première partie de ce cours, nous mettrons en évidence la fonction hormonale du pancréas. Nous étudierons ensuite les hormones du pancréas, puis l’action des hormones pancréatiques sur les cellules cibles. Enfin, nous parlerons de l’homéostat glycémique qui est le système de régulation de la glycémie.
Mise en évidence de la fonction hormonale du pancréas
Plusieurs scientifiques ont mis en évidence le rôle du pancréas dans la régulation de la glycémie :
En 1890, les scientifiques allemands Mering et Minkowski réalisent l’ablation du pancréas d’un chien. On parle de pancréatectomie. Le rôle digestif du pancréas, qui permet la digestion des graisse, est alors connu. Les scientifiques enregistrent des dysfonctionnements digestifs. Cependant, le chien urine de manière abondante et son urine est sucrée, on parle de glucosurie. L’animal s’affaiblit et finit par mourir assez rapidement.
Par la suite, les scientifiques réalisent une seconde expérience : ils ligaturent le canal qui relie le pancréas à l’intestin. Là encore, ils enregistrent des troubles digestifs car les sucs pancréatiques ne peuvent plus se déverser dans l’intestin où a lieu la digestion des graisses. Cependant, l’animal ne présente pas d’hyperglycémie et son urine et normale aussi bien en volume qu’en composition.
Le pancréas est un organe abdominal qui se trouve lové dans l’anse du duodénum. Il est proche du foie et ses canaux se rejoignent pour se jeter dans le duodénum.
Organisation du pancréas
Si l’on regarde une coupe transversale du pancréas on peut voir deux types de tissus :
En 1921, les scientifiques Banting et Best préparent un extrait d’îlots de Langerhans. Ils réalisent des injections de cet extrait à un cobaye dont le pancréas a été enlevé. Regardons ce graphique qui présente la glycémie du cobaye en fonction du temps.
Évolution de la glycémie d’un cobaye (Banting et Best)
Au début de l’expérience, la glycémie du cobaye est de 0.3 gramme par litre. Après une première injection de l’extrait d’îlots de Langerhans au cobaye, la glycémie redescend. Elle remonte jusqu’à un taux supérieur à 0.4 gramme par litre lorsqu’il n’y a plus d’injections réalisées.
Le deuxième jour, le cobaye reçoit 6 injections rapprochées ce qui fait redescendre la glycémie à un taux de 0.1 gramme par litre. Sans surprise, après l’arrêt des injections, la glycémie recommence à monter.
L’expérience de Banting et Best met en évidence que ce sont uniquement les îlots de Langerhans qui sont responsables de la régulation de la glycémie.
Les scientifiques isolent une substance active qu’ils appellent insuline et définissent comme une hormone. L’expérience montre que l’insuline a un effet hypoglycémiant, c’est-à-dire qu’elle fait baisser la glycémie.
Cette découverte vaut à Banting de recevoir le prix Nobel de Médecine en 1923.
Hormone :
Une hormone est une substance produite par une glande dite endocrine, secrétée dans le sang et agissant sur des cellules cibles dont elle modifie l’activité.
Le pancréas est un organe qui a une double fonction :
Les hormones pancréatiques
Nous allons voir maintenant en détail quelles sont les hormones pancréatiques.
Le pancréas sécrète une hormone appelée insuline qui fait baisser la glycémie. Cependant, la baisse de la glycémie est toujours précédée par une hausse rapide de la glycémie.
Les scientifiques ont donc cherché à expliquer ce phénomène et ont découvert l'action du glucagon.
Glucagon :
Hormone sécrétée par les îlots de Langerhans qui a un rôle antagoniste à celui de l’insuline. Le glucagon est une hormone hyperglycémiante, c’est-à-dire qu’elle fait monter la glycémie.
L’action du glucagon est visible sur ce graphique qui montre la glycémie en fonction du temps. La courbe rouge montre que la glycémie augmente suite à l’injection de glucagon, alors que la courbe verte montre que la glycémie diminue suite à l’injection d’insuline.
Évolution de la glycémie en fonction du temps
Ilot de Langerhans
Insuline :
L’insuline est une hormone peptidique produite et sécrétée par les cellules des îlots de Langerhans qui est hypoglycémiante.
Mais alors comment le pancréas réagit-il à une variation de glycémie ?
Le glucose est utilisé par nos cellules lors de la respiration cellulaire. Toutes nos cellules respirent, mêmes les cellules des îlots de Langerhans.
Respiration cellulaire
L’effet est contraire pour les cellules car la hausse de la teneur en glucose dans le sang inhibe la sécrétion de glucagon.
Réaction du pancréas face à une variation de la glycémie
L’action des hormones pancréatiques sur les cellules cible
Le foie stocke 55 % du glucose stocké dans l’organisme. Le foie est le plus volumineux organe des viscères et il a la particularité d’avoir une double vascularisation.
80 % du débit sanguin qui arrive au foie arrive via la veine porte hépatique qui a déjà irrigué l’intestin grêle. Les 20 % restants proviennent de l’aorte. À la sortie du foie c’est la veine sus-hépatique qui va rejoindre la veine cave inférieure. L’intestin est lui irrigué par l’artère mésentérique.
Schéma du fonctionnement du foie
Les scientifiques ont mesuré la glycémie dans le sang aux entrées et sorties de l’intestin et du foie en période de jeûne et après un repas.
Les analyses sont faites dans l’artère mésentérique pour l’entrée de l’intestin grêle, dans la veine porte hépatique pour la sortie de l’intestin et l’entrée du foie et dans la veine sus-hépatique pour la sortie du foie.
Mesures de glycémie en période de jeûne et après un repas.
En période de jeûne
Après un repas
Les hépatocytes, qui sont les cellules du foie, sont capables de stocker du glucose sous forme de glycogène : c’est la glycogénogénèse.
Inversement, elles sont capables de libérer du glucose stocké sous forme de glycogène : c’est la glycogénolyse.
La glycogénèse et la glycogénolyse sont toutes les deux contrôlées par les hormones pancréatiques.
Lorsque le glucose arrive dans les hépatocytes, il est transformé en glucose 6-phosphate par l’action d’une enzyme appelée glucokinase.
Le glucose 6-phosphate est par la suite transformé en glycogène par une enzyme, la glycogène synthétase. L’activité de la glycogène synthétase est activée par l’insuline qui est repérée par l’hépatocyte grâce à un récepteur à insuline.
D’un autre côté, elle est inhibée par le glucagon qui lui aussi est repéré par la cellule grâce à un récepteur spécifique.
Inversement, l’insuline inhibe et le glucagon active la glycogène phosphorylase qui est l’enzyme qui transforme le glycogène en glucose 6-phosphate. C’est ensuite l’enzyme glucose-6-phosphatase qui transforme le glucose 6-phosphate en glucose qui passe alors dans le sang.
Fonctionnement des cellules du foie
Les muscles et le tissu adipeux peuvent eux aussi stocker du glucose.
L’homéostat glycémique, un système de régulation
La glycémie normale d’une personne à jeun est comprise entre 0.7 et 1.1 g/L. Cette norme fait partie d’un ensemble de paramètres de notre milieu intérieur qui sont précisément contrôlés, c'est l'homéostasie.
Homéostasie :
L’homéostasie est la capacité de l’organisme à maintenir son équilibre intérieur.
Dans ce qui nous intéresse ici, il s’agit de l’homéostat glycémique.
Homéostat glycémique :
L’homéostat glycémique correspond au système physiologique de régulation de la glycémie.
Comme dans tout système de régulation, il y a :
Homéostat glycémique
Conclusion :
La glycémie normale d’un individu doit se situer entre 0.7 et 1.1 gramme par litre de sang. Le système de régulation de la glycémie est appelé homéostat glycémique.
Le pancréas, qui est un organe à double fonction endocrine et exocrine est le siège de la sécrétion des deux hormones responsables de la régulation de la glycémie : l’insuline et le glucagon.
Ces deux hormones sont détectées par leurs cellules cibles grâce à des récepteurs. Dans les hépatocytes, l’insuline active la glycogénogénèse qui est le stockage du glucose et inhibe la glycogénolyse qui est la libération de glucose stocké par la cellule. Le glucagon a un effet antagoniste à l’insuline. Cela permet de réguler de manière précise la glycémie.