Le foie, un des organes clés dans la régulation de la glycémie

Transcription

1 Le foie, un des organes clés dans la régulation de la glycémie Expériences historiques (1855) de Claude Bernard Comparaison à des expériences actuelles réalisées en classe (2013)

2 Expérience du foie lavé recherche du glucose hépatique Contexte ayant amené à cette expérience historique en 1855 L ensemble des biologistes de l époque (vers 1848) pense que l organisme animal détruit le sucre et ne peut en produire contrairement aux végétaux. Claude Bernard cherche donc les organes responsables de cette destruction (poumons? Foie?...).Il réalise de nombreuses expériences et mesures: quantité de glucose dans le sang en différentes zones du corps, sur des animaux vivants ou morts, à jeun ou ayant été nourri avec des glucides. N arrivant pas à expliquer les résultats, il émet une nouvelle hypothèse: le glucose peut être formé par l animal.

3 Expérience du foie lavé Matériel Matériel historique 1855 Lavage du foie A -> Réservoir d eau dont le piston P est terminé à sa partie supérieure par une fourche sur laquelle passe une borne de caoutchouc C, déstinée à augmenter la pression sous laquelle l eau s écoulera par le tube flexible entre R et R RR -> robinets T -> tube engagé dans la veine porte V F -> foie de lapin E,E -> eau de lavage s écoulant par les veines sushépatiques Nouvelles recherches expérimentales sur les phénomènes glycogéniques du foie mars 1857 éditions Baillière

4 Expérience du foie lavé Matériel Matériel lycée 2013 foie frais (volaille), (ou muscle pour témoin comme sur la photo) 3 bandelettes test glucose, eau distillée, Ciseaux forts Bécher Passoire

5 Expérience du foie lavé protocoles Protocole historique 1855 «J'ai choisi un chien adulte, vigoureux et bien portant, qui depuis plusieurs jours était nourri exclusivement avec de la viande, et je le sacrifiai par la section du bulbe rachidien, sept heures après un repas copieux de tripes.» un lavage à l'eau froide par la veine porte avec le matériel vu précédemment Tester la réduction du liquide cupropotassique (recherche glucose) sur le foie frais Tester la réduction du liquide cupropotassique sur le liquide en contact avec le foie frais depuis 24 heures Protocole lycée 2013 Laver environ 20 g de foie sous l eau du robinet afin d enlever toute trace de sang. Découper l échantillon en morceaux d environ 2 cm 3. Placer les morceaux dans un bécher, recouvrir d eau distillée, agiter légèrement Rechercher la présence de glucose dans l eau. Relaver à nouveau les morceaux en les plaçant dans une passoire sous le robinet pendant 5 minutes, replacer les morceaux dans un bécher propre et recouvrir d eau distillée Rechercher de suite le glucose dans l eau. Abandonner l ensemble à la température ambiante pendant 20 minutes environ. Rechercher à nouveau la présence de glucose dans l eau.

6 Expérience témoin avec un autre organe : le muscle Protocole historique 1855 Protocole lycée 2013 Idem foie mais avec du muscle. Claude Bernard teste aussi la présence de sucre sur du foie bouilli (décoction de foie) Idem foie mais avec 20 g de muscle.

7 Expérience du foie lavé tests d identification des molécules historique lycée 2013 Barreswil, ami chimiste de Claude Bernard, met au point en 1844 le réactif cupropotassique pour mettre en évidence le glucose. Il deviendra après amélioration par Fehling en 1848 la liqueur de Fehling encore utilisée aujourd hui pour la mise en évidence des sucres réducteurs. Aujourd hui nous pourrions encore utiliser la liqueur de Fehling pour mettre en évidence le glucose mais nous avons préféré les bandelettes tests glucose. nulle faible forte Coloration en fonction de la quantité de glucose

8 Expérience du foie lavé résultats historique lycée 2013 Pélèvements réalisé Recherche glucose Liquide de lavage foie frais Décoction de foie (foie bouilli) Liquide de lavage foie frais 24 h après négative négatives positive Tableau des résultats expérimentaux du «foie lavé», qui met en évidence la quantité de glucose dans différentes solutions Temps (en minutes) Recherche glucose dans le milieu Absence Absence Traces Tableau des résultats expérimentaux du «foie lavé» qui met en évidence la quantité de glucose libérée, par le foie plongé dans l eau, au cours du temps D après Nouvelles recherches expérimentales sur les phénomènes glycogéniques du foie mars 1857 éditions Baillière

9 Conclusion «Cette expérience prouve clairement, comme nous l'avons avancé, que dans un foie frais à l'état physiologique, c'est-à-dire en fonction, il y a deux substances à savoir : 1 le sucre très soluble dans l'eau et qui est emporté avec le sang par le lavage; 2 une autre matière assez peu soluble dans l'eau pour qu'elle soit restée fixée au tissu hépatique après que celui-ci avait été dépouillé de son sucre et de son sang par un lavage de quarante minutes. C'est cette dernière substance qui, dans le foie abandonné à lui-même, se change peu à peu en sucre par une sorte de fermentation, ainsi que nous allons le montrer. [ ] Cette nouvelle formation de sucre dans le foie lavé est complètement empêchée par la cuisson.» Claude Bernard, Compte rendu de l académie des sciences 1855

10 Expérience (témoin) du muscle lavé recherche du glucose musculaire résultats Evolution du taux de glucose musculaire dans l'eau distillée contenant les muscles Paramètres expérimentaux Viande bouillie dans eau distillée Viande bouillie dans eau distillée après avoir été lavée pendant 5min Viande bouillie dans eau distillée durant 20 minutes et à température ambiante Quantité de glucose Nulle Nulle Nulle Claude Bernard remarqua que «Lorsqu on abandonne les muscles à eux même, jamais il ne se forme de sucre comme dans le foie.»( ) Bernard, Claude. - Leçons sur le diabète et la glycogénèse animale p552

11 Conclusion Il a été prouvé qu'il y avait bien présence de glycogène dans les muscles (voir expérience suivante). Seulement lorsqu'on teste la présence de glucose dans le liquide autour du muscle, elle est nulle. Cela s'explique par le fait que le muscle possède du glycogène mais ne peut le faire parvenir à l extérieur du muscle ; les réserves de glycogène sont «privées». Nous avons aussi prouvé la présence de glycogène dans le foie. Contrairement aux muscles, le foie a la capacité à libérer du glucose dans le milieu extérieur, à partir des réserves de glycogène.

12 Recherche du glycogène hépatique Matériel historique Montage expérimental permettant de mettre en évidence le glycogène hépatique Filtration du glycogène Figure 2 A-B : extrémités de l appareil à déplacement C : charbon animal servant de filtre E : solution glycosique M : mèche en coton traversant le charbon I : éprouvette G : glycogène précipité V : alcool A : filtre dans lequel on place la «matière glycogène» à filtrer E : éprouvette remplie G : filtrat qui contient du glycogène précipité Figure 3 Nouvelles recherches expérimentales sur les phénomènes glycogéniques du foie mars 1857 éditions Baillière

13 Recherche du glycogène hépatique Matériel lycée 2013 Foie frais ou congelé Un bec électrique Ciseaux forts 2 béchers moyens Entonnoir avec 3 papiers filtres Pissette d eau distillée Mortier et pilon Acide chlorhydrique Alcool Eau iodée Portoir, 3 tubes à essai et un bouchon

14 Recherche du glycogène hépatique Protocoles historique lycée 2013 «Couper par tranche le foie d un animal en pleine digestion Le jeter dans un peu d eau bouillante Puis, lorsque le tissu est crispé, le broyer dans un mortier aussi finement que possible Le faire cuire de nouveau dans l eau bouillante»( ) Exprimer «le tissu du foie dans un linge ou mieux sous une presse. On obtient ainsi un liquide très opalin auquel on ajoute du charbon animal, de manière à faire une sorte de pâte. On fait chauffer un peu cette bouillie et on la verse dans un appareil à déplacement (voir matériel figure 2 )( ) Par des lavages successifs, on épuise le charbon de toute la matière glycogène qu il contient ( ) la matière glycogène se redissout dans l eau; on reçoit ensuite dans l alcool la liqueur blanchâtre qui filtre; elle y forme un précipité d une grande blancheur. Autre cas, «si la matière glycogène est unie à de la gélatine (foie fœtus et bœuf), pas de charbon mais de l alcool puis faire redissoudre le précipité dans de l eau froide sur un filtre (voir matériel figure 3).» Nouvelles recherches expérimentales sur les phénomènes glycogéniques du foie mars 1857 éditions Baillière Couper 5 g. de foie en petits cubes, et recouvrir d eau distillée faire bouillir dans de l eau distillée, égoutter à l aide de la passoire broyer dans un mortier avec le pilon, verser le broyat d organe dans un bécher, bien récupérer l ensemble en rinçant avec un peu d eau distillée si nécessaire, ajouter environ 10 ml d eau distillée porter à nouveau à ébullition, Filtrer au dessus d un tube à essai ajouter 10 gouttes d acide chlorhydrique au filtrat, filtrer à nouveau au dessus d un tube à essai ajouter de l alcool (4 fois le volume du filtrat), boucher et agiter doucement filtrer, récupérer le précipité dans le filtre à l aide d une spatule, et le déposer dans un tube à essai Dissoudre le précipité dans quelques millilitres d eau distillée (4 ml environ), ajouter 1 ml d eau iodée.

15 Recherche du glycogène hépatique L ajout d alcool fait précipiter le glycogène, le contenu du tube devient trouble. Précipité de glycogène hépatique

16 Recherche du glycogène hépatique Témoins historique lycée 2013 Plonger le muscle dans l'eau bouillante Mesurer la masse obtenue Rajouter 3 à 4 fois le volume du filtrat en alcool à 40 C Récupérer par filtration Faire bouillir le filtrat pendant 30 minutes avec une solution de potasse Ajout d'alcool et d'acide acétique Précipité une dernière fois par l'alcool. Réaliser la même expérience avec du muscle frais (recherche du glycogène musculaire) Préparer un tube à essai avec quelques millilitres de glycogène d huitre, ajouter 1 ml d eau iodée Préparer un tube à essai avec quelques millilitres d eau distillée, ajouter 1 ml d eau iodée

17 * témoins résultats Glycogène d huitre* + eau iodée Glycogène de foie broyé + eau iodée Eau*+ eau iodée Glycogène d huitre* + eau iodée Glycogène de muscle broyé + eau iodée Eau* + eau iodée

18 Le glycogène est un polymère du glucose, (C 6 H 10 O 5 ) n Il a été découvert et nommé par Claude Bernard en Mise en évidence : Soluble dans l eau avec opalescence Insoluble dans l alcool Brun acajou en présence de l eau iodée* (eau iodée jaune orangée en absence de glycogène). * en réalité le terme correct est lugol ou solution d iodure de potassium iodée

19 «Prétendrait-on nous objecter qu il y a encore des points à élucider dans les questions soulevées par nos travaux? Nous sommes loin de le nier. A mesure qu on marche dans la science, l horizon s agrandit toujours; et, comme le dit Priestley, un point élucidé en fait naître douze nouveaux qu il faudrait s appliquer à résoudre. C est à la solution de ces questions nouvelles, qui naissent de la découverte des faits, que devraient s appliquer ceux qui abordent la physiologie expérimentale.» Leçons sur les propriétés physiologiques et les altérations pathologiques des liquides de l'organisme, Claude BERNARD, editions Baillière et fils,

20 Bibliographie/ sitographie : Nouvelles recherches expérimentales sur les phénomènes glycogéniques du foie mars 1857 éditions Baillière : Expérience foie lavé p 4 Expérience recherche glycogène p 5 Leçons sur le diabète et la glycogénèse animale, 1877, éditions Baillière Expérience historique muscle lavé - Autres Introduction à l'étude de la médecine expérimentale, p. 293 et passim : Leçons sur les propriétés physiologiques et les altérations pathologiques des liquides de l'organisme Expérience du foie lavé P 106 P 119 à 121 voir pour le glycogène

21 Merci aux techniciennes Mesdames Ramin et Mignon - Merci à Mme Martine Courtois Spé SVT, 2013, année du bicentenaire de la naissance de Claude Bernard Cynthia, Bilal, Maud, Hugo, Florian, Amélie, Séverine, Doriane, Soumya, Thomas, Clara, Charlotte, Fanny, Sirine, Coline, Mme Lioger