G2. Régulation de la glycémie

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1 G2. Régulation de la glycémie Hypoglycémie et hyperglycémie ont des conséquences graves pour le corps. C est la raison pour laquelle ce facteur doit être régulé. G2.a MESURE DE LA GLYCEMIE ET VARIATIONS La GLYCEMIE (concentration de sucre dans le sang) étant un facteur hautement régulé, sa valeur atteint en moyenne 1 g/l ou mmol/l par jour. La glycémie varie normalement au cours de la journée : les prises alimentaires provoquent une hausse modérée de la glycémie (+ 0,2 à + 0,3 g/l) alors que le sport est associé à une baisse légère de la glycémie (- 0,2 g/l). L hypoglycémie (en dessous de 0,6 g/l ou mmol/l) induit des pertes de connaissance, troubles de la vue voire coma. L hyperglycémie chronique (>1.26g/L ou. mmol/l) induit, elle, infarctus du myocarde, rétinopathie, cécité, diabète. è S exercer 1. La glycémie peut être exprimée en g/l ou en mmol/l. Trouver le facteur de conversion entre les g/l et les mmol/l, sachant que la masse molaire du glucose est de 180,2 g/mol. 2. Compléter ensuite le texte ci-dessus. G2.b APERCU GENERAL DU SYSTEME DE REGULATION Doc 1 Schéma résumant l homéostasie de la glycémie. Toutes les cellules de l organisme consomment du glucose ce qui tend à faire baisser la glycémie. Le taux de 1g/L est considéré comme suffisant pour contribuer aux besoins de l organisme. Certaines cellules, comme les neurones, ne peuvent consommer que du glucose. C est pourquoi il est essentiel que le corps puisse stocker le glucose (hyperglycémie) pour le restituer en cas de besoin (hypoglycémie). Le mécanisme de régulation de la glycémie est composé de deux systèmes antagonistes : le premier stocke du glucose en cas d hyperglycémie et le second libère du glucose dans le sang en cas d hypoglycémie. 8

2 Résumé comme ceci, la première boucle de régulation (hyperglycémie) comprend : - Un capteur d hyperglycémie - L émission d un message pour les cellules cibles - Le stockage du glucose dans les cellules cibles Résumé comme ceci, la seconde boucle de régulation (hypoglycémie) comprend : - Un capteur d hypoglycémie - L émission d un message pour les cellules cibles - La libération du glucose dans le sang à partir des stocks des cellules cibles G2.c REGULATION EN CAS D HYPERGLYCEMIE L hyperglycémie conduit au stockage de glucose dans les muscles, le foie et les adipocytes. i. Détection dans le pancréas Le tissu pancréatique est fait de deux types de structures glandulaires : les acinus et les ILOTS DE LANGERHANS. Les acinus sont connectés au canal de Wirsung et produisent des sucs digestifs. Les îlots de Langerhans sont hautement vascularisés. Ils sont dépourvus de collecteurs. Ils comportent deux types de cellules : les cellules alpha sécrétant de du GLUCAGON et les cellules beta sécrétant de l INSULINE. Une hausse de la glycémie est détectée par les îlots de Langerhans qui, en réponse, augmentent la sécrétion d insuline et diminuent celle de glucagon. La modification des concentrations sanguines de ces deux hormones induisent le stockage de glucose tout en inhibant la libération du glucose dans le sang par les cellules cibles. ii. Stockage dans les cellules musculaires, hépatiques et adipocytes Les cellules adipeuses, musculaires et hépatiques comportent toutes des récepteurs à insuline et à glucagon à leur surface extracellulaire. La liaison entre l hormone et le récepteur induit une cascade biochimique conduisant, dans ce cas, au stockage du glucose sanguin (transduction de signal). Les cellules du tissu adipeux (ADIPOCYTES) produisent des molécules lipidiques (TRIGLYCERIDES) à partir du glucose puisé dans le sang (mécanisme biochimique de lipogenèse). Ces Triglycéride molécules, stockées dans le cytoplasme des adipocytes sous forme de gouttelettes, représentent la «réserve de glucose» la plus importante de l organisme. 9

3 Les cellules hépatiques, ou HEPATOCYTES, prélèvent le glucose en excès et le stockent en le polymérisant en GLYCOGENE (glycogénogenèse). Glucogène Les réserves contenues dans le foie et les adipocytes représentent les réserves publiques qui seront mises à disposition de tout l organisme en cas d hypoglycémie via la circulation sanguine. Les cellules musculaires (myocytes) consomment de grandes quantités de glucose pour fournir l énergie nécessaire à la contraction. Elles en stockent également une partie sous forme de glycogène (glycogénogenèse). Ces réservent ne sont destinées qu à leur propre utilisation. On parle donc de réserves privées. G2.d REGULATION EN CAS D HYPOGLYCEMIE L hypoglycémie conduit à la libération de glucose dans le sang. Un besoin urgent sera assuré par le glycogène des muscles ou du foie, un besoin important mais non immédiat sera satisfait à partir des triglycérides des tissus adipeux. i. Les cellules a du pancréas Une baisse de la glycémie, détectée par les îlots de Langerhans, provoque une baisse de la sécrétion d insuline et une augmentation de la sécrétion de glucagon. Cela conduit à une diminution du stockage du glucose dans les organes effecteurs et une augmentation de la libération du glucose par le foie. ii. Libération de glucose dans le sang Les hépatocytes sont les premiers à jouer un rôle dans la libération de glucose dans le sang. Ils peuvent hydrolyser du glycogène (glycogénolyse) et reformer du glucose qui sera ensuite libéré dans le sang. Les réserves hépatiques de glycogène jouent donc un rôle tampon très important dans la régulation de la glycémie. Le foie est, par ailleurs, capable de produire du glucose à partir de molécules non glucidiques : des acides aminés, du glycérol libéré par les adipocytes (on parle de néoglucogenèse). L utilisation du glucose stocké dans les adipocytes, très indirecte, suppose que les triglycérides soient transformés en glycérol (lipolyse) puis que ce glycérol, transporté par le sang jusqu au foie y soit enfin transformé en glucose. Les réserves de glucose dans les cellules musculaires peuvent être facilement mobilisées en hydrolysant le glycogène (glycogénolyse) mais le glucose ainsi obtenu ne peut pas être libéré dans le sang. Les réserves en glucose d une cellule musculaire sont donc strictement privées, inutilisables par une autre cellule. 10

4 G2. REGULATION DE LA GLYCEMIE - Résumé 11

5 S exercer au BAC Home-made II.b Entre la fin du XIX e et le début du XX e siècle, plusieurs expériences sur les chiens ont permis des avancées importantes dans la compréhension de la régulation de la glycémie. Cependant la glycémie normale mesurée par les scientifiques de l époque variait de 0,5 g/l à plus de 2 g/l. Ces variations ont conduit certains d'entre eux à remettre en cause l'utilisation du chien comme modèle d'étude de la régulation de la glycémie. À l'aide de vos connaissances et de l'exploitation des documents montrer que ces variations ne correspondent pas à une glycémie normale mais qu'elles révèlent un mécanisme agissant sur la glycémie. Vous discuterez son rôle en tant que mécanisme de régulation de la glycémie en le comparant à celui des hormones pancréatiques. Document 1 Mesure de glycémie chez le chien La glycémie est mesurée chez des chiens en bonne santé. Seule la méthode de prélèvement des échantillons de sang change d'animal à l'autre. Document 2 Stress et sécrétions hormonales L'état de stress correspond à un ensemble de changements physiologiques permettant à l'organisme de produire rapidement un effort intense en situation de danger (fuite, combat, ). Un stress modéré peut être déclenché en injectant du carbachol chez l'animal. On mesure alors les sécrétions de diverses hormones par l'organisme. 14

6 Document 3 Cellules cible de l'adrénaline L'adrénaline agit en se fixant sur des récepteurs spécifiques, les récepteurs bêta adrénergiques. Ce récepteur se trouve au niveau de nombreux tissus : fois, muscle cardiaque, muscle strié squelettique, vaisseaux sanguins, tissus adipeux, pancréas. Les bêtabloquants sont des analogues structuraux de l adrénaline qui se fixent à la place de cette dernière sur les récepteurs beta adrénergiques. Document 3.a Conséquences de la fixation de l'adrénaline et des bêtabloquant sur les récepteurs bêta adrénergiques. Document 3.b Évolution de la glycémie après introduction d'un stress modéré chez le chien. Les chiens sont perfusés soit avec un liquide physiologique (ronds) soit avec un liquide physiologique contenant un bêtabloquant (carrés). Document 4 Effet de l'adrénaline sur le foie. Des cellules de fois isolées sont mises en présence de différentes concentrations d'adrénaline. On mesure la production de glucose à partir des réserves de glycogène. 15