La régulation de la glycémie et les phénotypes diabétiques

La régulation de la glycémie et les phénotypes diabétiques


I. La glycémie et sa régulation

La glycémie est la teneur en glucose du plasma mesuré en grammes par litres, le plasma est la fraction liquide du sang.

A. Variations de la glycémie au cours du temps

Après un repas, on observe une augmentation de la glycémie due à la consommation de glucide à leur digestion et au passage du glucose dans le sang. Après une activité physique, on observe une diminution de la glycémie car les cellules musculaires consomment d’avantage de glucose pour produire de l’énergie nécessaire à leur fonctionnement.
De façon générale, une hyperglycémie est suivie d’une diminution de la glycémie jusqu’au retour à la valeur initial et une hypoglycémie est suivie d’une augmentation de la glycémie.
La glycémie garde une valeur constante d’environ 1g.L-1 et il existe un système de régulation qui permet aux cellules d’avoir un apport continu de glucose alors que l’alimentation est discontinue.
Toutes les cellules de l’organisme utilisent le glucose et certaines telles que les hématies et les neurones n’utilisent que du glucose, elles sont glucodépendantes.

B. Notion de régulation et organes impliqués

La régulation de la glycémie fait intervenir un système régulant, une paramètre régulé, la glycémie.
Celle-ci varie et oscille en permanence autour d’une valeur de référence ou valeur consigne de 1g par litre. Cela signifie qu’il existe des organes de stockage du glucose et des organes de libération du glucose.

1. le foie et sa fonction glycogénique

Cette fonction a été mise en évidence par Claude Bernard en 1855 par l’intermédiaire de l’expérience du foie lavé.
Le foie contient du glucose et du glycogène, polymère de glucose, peu soluble dans l’eau, de formule ( C6H10O5 )n.
Le glycogène est mis en évidence avec de l’eau iodée par une coloration brun acajou.
Après un repas, la glycémie augmente, le glucose en excès parvient aux cellules hépatiques dans lesquelles il est transformé en glycogène. La glycémie dans la veine qui sort du foie retrouve sa valeur initiale.
n glucoses -->glycogénogenèse--> glycogène+eau
n(C6H12O6) (C6H10O5)n + H2O
Cette réaction est catalysée par des enzymes et s’appelle la glycogénogenèse. Le foie est donc un organe de stockage de glucose.
Lors d’un jeûne de courte durée, la glycémie diminue et le foie libère du glucose à partir à partir du glycogène par hydrolyse.
Glycogène + eau -->glycogénolyse --> n glucoses
Cette réaction est catalysée par des enzymes et s’appelle la glycogénolyse.
Le foie est donc un organe de libération de glucose.

2. le muscle

L’excès de glucose est aussi stocké dans les cellules musculaires sous forme de glycogène grâce à la glycogénogenèse.
Au cours d’un exercice musculaire, la quantité de glycogène diminue, il y a donc une glycogénolyse mais le glucose n’est pas libéré dans le sang.

3. le tissu adipeux

Les cellules adipeuses ou adipocytes du tissu adipeux peuvent stocké du glucose sous forme de lipides grâce à la lipogenèse.
En cas de jeûne prolongé, les cellules adipeuses peuvent libérer du glucose grâce à la lipolyse.

Le foie est le principal organe effecteur de la régulation de la glycémie grâce au stockage et à la libération de glucose qui mettent celui-ci à la disposition de toutes les cellules de l’organisme. Les cellules musculaires sont aussi des effecteurs de la régulation mais elles ne stockent le glycogène que pour leur propre fonctionnement.
On dit que les réserve de glucose du foie sont publiques et à l’opposé, celle du muscle sont privées.

C. Le pancréas

1. mise en évidence de la fonction endocrine du pancréas

a. la pancréatectomie (ectomie= section)

L’ablation du pancréas provoque une augmentation rapide et importante de la glycémie, le pancréas à donc un rôle hypoglycémiant.
On observe par ailleurs des troubles digestifs.

b. expérience de greffe

Une greffe de pancréas sur un chien pancréatectomisé provoque une diminution de la glycémie. La greffe maintient les relations vasculaires mais pas les relations nerveuses on peut donc conclure que le pancréas libère dans le sang une substance hypoglycémiante.

c. injection d’extraits pancréatiques

Cette injection réalisée chez un animal pancréatectomisé fait baisser la glycémie ce qui confirme que le pancréas produit une hormone.
Une hormone est une substance produite par les cellules endocrines d’un organe endocrine (endo= à l’intérieur, crine= qui déverse), circulant dans le milieu intérieur (sang, lymphe) et agissant sur des cellules cibles possédant des récepteurs spécifiques dont elles modifient l’activité.

2. étude histologique du pancréas (histo= tissu)

Le pancréas a une double fonction, digestive et endocrine, 99% du pancréas correspond aux acini et le reste correspond aux îlots de langerhans.

a. les acini

Un acinus est un regroupement de cellules sécrétrices, chaque cellule sécrète du suc pancréatique qui parvient au tube digestif par le canal pancréatique.




b. l’îlot de Langerhans

Des îlots de langerhans isolés produisent des quantités variables d’hormones quand la glycémie varie, les cellules α et β détecte les variations de la glycémie, ce sont des capteurs de la glycémie.

3. les hormones pancréatiques

Les cellules endocrines α produisent du glucagon et les cellules β produisent de l’insuline. Deux phénotypes moléculaires correspondent aux deux phénotypes cellulaires (α et β).

a. la nature des deux hormones

L’insuline est une protéine de 51 acides aminés formée de deux chaînes reliée par des ponts disulfure, le glucagon est une protéine de 29 acides aminés.

b. la libération des hormones

L’insuline a un rôle hypoglycémiant et le glucagon a un rôle hyperglycémiant, ce sont des hormones antagonistes.
En règle générale, il y a production par le pancréas d’insuline et de glucagon. Pour une glycémie inférieure à 0,7g/l, la production de glucagon est très importante et la production d’insuline s’arrête. Pour une glycémie supérieure à 3g/l, la production d’insuline est très importante et celle de glucagon cesse.
La demi-vie d’une hormone est le temps au bout duquel la moitié des molécules de l’hormone sécrétée à un moment donné est détruite, pour l’insuline et le glucagon, elle est d’environ 5min, la rapidité de destruction de l’hormone permet une adaptation rapide de l’organisme à une nouvelle situation.

c. le message hormonal

Les hormones sont transportées par le plasma et la lymphe. Le message hormonal est codé en concentration plasmique de l’hormone. La concentration plasmatique de l’hormone est toujours très faible (10^-10g/l pour le glucagon après le jeûne de la nuit).

d. les cellules cibles

La membrane d’une cellule cible possède des récepteurs protéiques capables de fixer spécifiquement une hormone et de former un complexe récepteur/hormone.



La réception d’une hormone modifie le métabolisme cellulaire en activant ou en inhibant des réactions enzymatiques.

L’insuline agit sur toutes les cellules de l’organisme sauf les cellules nerveuses. Elle favorise l’entrée de glucose et sa consommation par les cellules de l’organisme. Au niveau des cellules hépatiques, elle stimule les enzymes de la glycogénogenèse et inhibe celle de la glycogénolyse. Au niveau des cellules musculaires, elle stimule les enzymes de la glycogénogenèse. Au niveau des cellules adipeuses, elle stimule les enzymes de la lypogénogenèse. L’insuline a un effet global hypoglycémiant.

Le glucagon a uniquement pour cellules cibles, les cellules hépatiques. Il active les enzymes de la glycogénolyse et inhibe celle de la glycogénogenèse, il a donc un effet hyperglycémiant.

D. réaction de l’organisme à une hypoglycémie ou une hyperglycémie

L’organisme réagit à une hypoglycémie ou une hyperglycémie par une succession d’événements qui tendent à ramener la glycémie à sa valeur de référence.
Schèma d'une hyperglycémie:



Schèma d'une hypoglycémie:



E. La régulation de la glycémie : une boucle de régulation

La régulation de la glycémie est un modèle qui permet de dégager les caractéristiques générales d’un système de régulation agissant dans l’organisme.
Le système de régulation comporte un système régulé et un système régulant.
Le système régulé est un compartiment de l’organisme dont le paramètre à réguler doit être maintenu constant.
Le système régulant comporte :
- des capteurs : ils détectent la variation du paramètre par rapport à la valeur de référence et produisent des messagers.
- des messagers
- des effecteurs : ils modifient leur activité en fonction des messagers et agissent sur le paramètre à réguler.

Schéma bilan:



II. Les phénotypes diabétiques

A. les deux types de diabètes

Le diabète atteint 2 à 5% de la population mondiale et est caractérisé par une hyperglycémie à jeun de 1,26g/L ou supérieur à 2g/L à un autre moment de la journée.
On distingue le diabète de type 1 ou diabète juvénile et le diabète de type 2 qui apparaît chez un sujet de plus de 40 ans.

B. le diabète de type 1 : diabète insulinodépendant

1. origine du diabète
Il n’y a pas de cellules β dans les îlots de langerhans du pancréas donc pas de production d’insuline.
Les îlots sont envahis par des cellules immunitaires, les lymphocytes T, responsables de la destruction de cellules étrangères. Le diabétique produit des auto anticorps qui reconnaissent des composants de ses cellules β ce qui provoque une destruction par les lymphocytes T.
(Il s’agit d’une maladie auto-immune).

2. les facteurs influençant l’apparition du diabète de type 1

a. les facteurs génétiques

Chez des vrais jumeaux (même patrimoine génétique), si l’un est atteint, l’autre a environ 50% de risque d’être lui-même atteint contre 0,2% lorsque aucun lien de parenté n’existe avec un diabétique.
Il y a donc une prédisposition génétique mais ce n’est pas le seul facteur.
Certains allèles du système HLA prédisposent au diabète (les gènes du système HLA codent pour des protéines membranaires caractérisant l’individu). L’allèle DR15 semble protéger du diabète.

b. les facteurs de l’environnement

Des virus ou des substances alimentaires pourraient être des facteurs déclenchants. Dans les deux cas, des similitudes de certaines de leurs protéines avec celles des cellules β pourrait stimuler l’intervention des lymphocytes T.

C. le diabète de type 2 : diabète non insulinodépendant

1. origine de ce diabète

Le pancréas est normal et contient des cellules β. Ce sont les cellules cibles qui sont résistantes à l’action de l’insuline. On observe, par exemple, au niveau des cellules musculaires, une plus faible capacité des récepteurs membranaires à activer des transporteurs de glucose par rapport à l’individu sain. Les cellules cibles absorbent moins de glucose ce qui se traduit par une hyperglycémie.

Au cours de la vie du diabétique, le nombre de récepteurs de l’insuline au niveau des cellules cibles diminue ce qui augmente la résistance à l’insuline. Le pancréas produit plus d’insuline à l’origine d’une hyperglycémie chronique.

2. les facteurs influençant l’apparition du diabète de type 1

a. les facteurs génétiques

Chez des vrais jumeaux, si l’un est atteint, l’autre a environ 90% de risque d’être lui-même atteint contre 2% lorsque aucun lien de parenté n’existe avec un diabétique. Il y a donc une prédisposition génétique très importante. De nombreux gènes semblent être impliqués.

b. les facteurs de l’environnement

Des études épidermiologiques réalisées chez les indiens Pima chez lesquels la moitié des adultes sont diabétiques ont montré que la sédentarité et la surcharge pondérale sont des facteurs prédisposant à l’apparition de diabète de type 2.

D. traitements et médecine prédictive

1. le diabète de type 1

action préventive : freiner l’action du système immunitaire
action curative : injection d’insuline, pompe à insuline, graffe de pancréas ou d’îlots de Langerhans

2. le diabète de type 2

Meilleurs hygiène de vie : réduction du poids par un régime alimentaire, activité. L’activité augmente la consommation de glucose par les cellules musculaires.

3. La médecine prédictive

C’est l’identification par analyse génétique ou biologique d’un risque de maladie avant qu’elle ne se déclare mais elle ne se déclarera peut-être jamais.
Avantage : la prévention
Inconvénient : la discrimination à l’embauche ou à la souscription d’assurances. La médecine prédictive peut donc poser des problèmes éthiques. On sait, à l’heure actuelle, qu’un même allèle peut prédisposer à une maladie et protéger dune autre.

bon, travail, je vois que vous vous surpassez!! félicitation^^ c'est tout meme pratique quand on a perdu le tiers de son cours^^