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Le contrôle des flux de glucose, source essentielle d’énergie des cellules musculaires

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Cellules musculaires et besoins en glucose et en dioxygène

  • Lors d’un effort, les muscles ont davantage besoin d’énergie sous forme d’ATP afin d’assurer leur fonction de contraction.
  • Cette énergie est apportée par le métabolisme respiratoire qui utilise pour sa réalisation :
  • le glucose ;
  • et de l’oxygène circulant dans le sang.
  • Plus l’activité est intense, plus les besoins musculaires vont augmenter.
  • Grâce à une augmentation de la fréquence respiratoire, l’O2\text{O}_2 sanguin disponible pour les cellules de l’organisme augmente.
  • La consommation en dioxygène est mesurée en volume d’air consommé : on la note VO2\text{VO}_2.
  • Au repos, les organes nécessitant le plus de volume sanguin sont les organes du noyau central.
  • Lors d’un effort, les besoins des muscles augmentent, nécessitant un apport plus important en sang.
  • On note alors une optimisation de la distribution du volume sanguin pour répondre aux besoins des muscles :
  • les capillaires sanguins du noyau central se contractent, limitant leur apport en sang ;
  • les capillaires sanguins qui irriguent les muscles se dilatent, augmentant leur apport en sang, et donc en O2\text{O}_2 et en nutriments.
  • On parle, respectivement, de vasoconstriction et de vasodilatation.
  • Le sang circule donc plus vite et en plus grand volume au niveau des muscles.

Glycémie et contrôle

  • La glycémie est le taux de glucose dans le sang qui se mesure en gL1\text{g}\cdot\text{L}^{-1}.
  • Une glycémie dite « normale » a une valeur proche de 1gL11\,\text{g}\cdot\text{L}^{-1}.
  • Les sucres sont présents dans l’organisme sous forme libre, le glucose (dans le sang), ou sous forme de réserve, le glycogène (dans le foie et les muscles).
  • La glycémie doit être régulée par l’organisme pour évtier l’hyperglycémie (>1,26gL1>1,26\,\text{g}\cdot\text{L}^{-1}) et l’hypoglycémie (<0,5gL1<0,5\,\text{g}\cdot\text{L}^{-1}).
  • La glycémie fluctue peu dans la journée grâce au pancréas, organe chargé de la réguler.
  • Il libère des hormones capables d’agir sur des organes effecteurs (le foie et les muscles) dans le but de faire varier la glycémie et ainsi la rapprocher de sa valeur de base.
  • Le pancréas a deux fonctions distinctes :
  • exocrine (gérée par les acini qui libèrent les sucres pancréatiques pour la digestion) ;
  • endocrine (régulation de la glycémie au moyen des îlots de Langerhans) ;
  • Les îlots de Langerhans sécrètent deux hormones essentielles dans la régulation du glucose  :
  • l’insuline (assurée par les cellules β\beta : elle entraîne une diminution de la glycémie) ;
  • et le glucagon (assurée par les cellules α\alpha : elle entraîne une augmentation de la glycémie).
  • En cas d’hyperglycémie le pancréas va activer la sécrétion d’insuline qui a pour conséquences :
  • une absorption du glucose par les cellules ;
  • une augmentation de la glycolyse ;
  • un stockage du glucose libre sous forme de glycogène dans le foie et les muscles.
  • Ces mécanismes permettent ainsi de diminuer la glycémie.
  • En cas d’hypoglycémie le pancréas va activer la sécrétion de glucagon qui a pour conséquences :
  • une synthèse de glucose par le foie à partir du glycogène stocké (glycogénolyse) ;
  • et une libération dans le sang de ce glucose synthétisé.
  • À la surface des cellules des organes effecteurs que sont les muscles et le foie se trouvent différents récepteurs.
  • En se fixant sur ces récepteurs, l’insuline et le glucagon entraînent différentes actions permettant la régulation de la glycémie.
  • Si de l’insuline se fixe sur le récepteur approprié, les transporteurs à glucose de la cellule permettront l’entrée du glucose libre présent dans le sang. Le glucose ainsi absorbé sera stocké sous forme de glycogène.
  • À l’inverse, si du glucagon se fixe sur le récepteur de la cellule musculaire, l’action de l’insuline sera inhibée. Le glucagon empêchera l’entrée du glucose dans la cellule et favorisera la glycogénolyse.

Glycémie et dérégulation

  • Chez une personne en bonne santé, et dans une situation normale, la glycémie est d’environ 1gL11\,\text{g}\cdot\text{L}^{-1}, mais certaines pathologies peuvent entraîner une hypoglycémie anormalement prolongée.
  • En cas d’hypoglycémie on peut noter les symptômes suivants :
  • faiblesses ;
  • difficulté à réfléchir et maux de tête ;
  • vertiges ;
  • sueur et tremblements.
  • Si prolongée, elle peut conduire à la destruction de certains tissus et au coma (les neurones sont des cellules glucodépendantes).
  • Le diabète est une maladie entraînée par un trouble de l’assimilation ou de l’utilisation du glucose par l’organisme, à l’origine d’une hyperglycémie chronique.
  • Il est diagnostiqué lors d’une glycémie à jeun d’au moins 1,26gL11,26\,\text{g}\cdot\text{L}^{-1}.
  • Il existe plusieurs types de diabète. Les plus connus sont :
  • le diabète de type 1 (insulinodépendant) associé à une absence de sécrétion d’insuline à cause d’une destruction des cellules β\beta par l’organisme (maladie auto-immune) ;
  • et le diabète de type 2 (non insulinodépendant) associé à un mauvais fonctionnement de l’insuline (insulinorésistance).