3 REGULATION DE LA GLYCÉMIE Objectifs : en s'appuyant sur des résultats expérimentaux, construire un schéma mettant en place : le stimulus, la glande endocrine, l'hormone sécrétée, les organes effecteurs, les mécanismes cellulaires mis en jeu : glycogénolyse et néoglucogenèse hépatiques, lipolyse. I. La glycémie 1. Définitions L a glycémie est un exemple de régulation de l'homéostasie permettant de maintenir la concentration sanguine en glucose constante, même en cas de jeûne. Le glucose est un nutriment énergétique utilisé par toutes les cellules. Les neurones et les hématies n'utilisent même que lui. Quand on mange, il y a pratiquement toujours de l'amidon dans notre ration alimentaire, il est découpé par l'amylase puis la maltase et ce glucose est absorbé et passe dans le sang. Alors, la glycémie augmente pendant la période qui suit le repas, période qu'on appelle postprandiale. Glycémie (g/l) 1 valeurs normales : entre 0,8 et 1,2 g/l temps (heures) repas Quand on mesure la glycémie d'un patient, on doit le faire lorsqu'il est à jeun (le matin). Cette mesure se fait sur le sang du patient. On compare ensuite le résultat aux normes : "le résultat obtenu est dans les normes donc la glycémie est normale", ou alors : Hypoglycémie = concentration de glucose sanguin d'un sujet à jeun inférieur à 0,8 g/l. Le sujet a des maux de tête, des troubles nerveux pouvant aller jusqu'au coma (si inf à 1 mmol/l). L'hyperglycémie = concentration de glucose sanguin d'un sujet à jeun supérieur à 1,2 g/l. Remarque : l'hyperglycémie peut s'accompagner de glycosurie, cad de présence anormale de glucose dans les urines. Elle caractérise les diabètes (qui touchent 3 millions de personnes en France). 1
2. Expérience à analyser On fait des prises de sang toutes les heures à un individu pendant 24 heures dans le but de mesurer sa glycémie. Analyser la courbe sachant que les normes pour la glycémie sont de 0,8 à 1,2 g/l. Consignes pour analyser une courbe : - - - - Ainsi : Cette courbe représente A t = 7h, Observation : Interprétation : Conclusion : 2
II. Rôle du foie dans le maintien de la glycémie 1. première expérience Après un repas riche en glucides, on mesure la glycémie à l'entrée du foie (site A = veine porte) et à la sortie du foie (site B = veines sus-hépatiques). veine porte veines sus-hépatiques 2,55 g/l 1 g/l - Sur le schéma ci-dessous, indiquer le site A et le site B. Indiquer également le sens de circulation du sang. site site http://img.over-blog.com/392x447/3/26/59/56//vascularisation-foie.jpg lequel des deux sites présente une glycémie normale? quel est le rôle du foie dans la régulation de la glycémie? observation : 3
2. deuxième expérience Toujours chez cet individu, on mesure la quantité de glycogène hépatique. Les mesures sont données dans le tableau suivant. Après avoir rappelé la structure du glycogène, analyser les résultats. teneur (= concentration) de glycogène hépatique 3 heures après le repas riche en glucides 80 g/kg de foie après 2 jours de jeûne La structure du glycogène : c'est un polymère de glucose. 38 g/kg de foie observation : 3. bilan de ce qui se passe dans le foie? à connaître, les préfixes suivants : glyc(o)/gluc(o) = glucose glycogén(o) = glycogène lyse = destruction, dégradation génese = fabrication néo = nouveau Après digestion des aliments, le glucose passe dans le sang au niveau des entérocytes : il se retrouve dans la veine porte et se dirige vers le foie. Là, le foie fabrique du glycogène à partir de ce glucose, cette étape s'appelle la glycogénogénèse. Le foie stocke le glucose sous forme de glycogène. Puis, pendant les périodes interprandiales (entre les repas), quand la glycémie commence à baisser, l'organisme a besoin de glucose. Le foie va dégrader un peu de glycogène en glucose et 4
le relâcher dans la circulation sanguine. Cette étape s'appelle la glycogénolyse. La glycémie remonte. Si tout le glycogène présent dans le foie a été dégradé et que l'organisme a encore besoin de glucose pour maintenir sa glycémie, le foie réalise alors la fabrication de glucose à partir d'autres molécules comme par exemple l'acide lactique, le glycérol, les acides-aminés. C'est la néoglucogénèse. BILAN : à l'aide du texte ci-dessus, compléter en rouge le schéma ci-dessous : glucose glycogène acide lactique, glycérol, acides aminés (tous les mots en rouge s'appellent "des voies métaboliques") III. Rôle du pancréas On se rappelle que le pancréas est amphicrine (exocrine + endocrine). Les hormones qu'il fabrique sont l'insuline et le glucagon. 1. première expérience : action de l'insuline La courbe suivante montre l'effet d'une perfusion d'insuline sur la concentration de glucose dans le sang (la glycémie). Analyser la courbe. Cette courbe montre l'évolution de la glycémie en fonction du temps. A t = 0min, la glycémie est de 1,05 g/l, ce qui est une valeur normale. observation : 5
2. deuxième expérience : action du glucagon La courbe suivante montre l'effet d'une perfusion de glucagon sur la concentration de glucose dans le sang (la glycémie). Analyser la courbe. Cette courbe montre l'évolution de la glycémie en fonction du temps. A t = 0min, la glycémie est de 1,05 g/l, ce qui est une valeur normale. observation : 3. troisième expérience Les trois courbes suivantes montrent comment les concentrations de glucose, insuline et glucagon évoluent dans le sang d'un patient en bonne santé qui vient d'ingérer (de manger) du glucose. (remarque : cette fois la glycémie est en mmol/l, les normes sont de 3,3 à 5 mmol/l) Connaissant l'effet de chaque hormone, expliquer comment insuline et glucagon participent à la régulation de la glycémie. 6
observation : 4. bilan sur le rôle du pancréas animation ici pancréas C'est lui le chef!! hépatocyte myocyte adipocyte et autres cellules L'insuline est libérée en période post-prandiale. L'insuline commande la pénétration du glucose dans toutes les cellules, donc elle est hypoglycémiante. dans les cellules hépatiques, le glucose est transformé et stocké en glycogène : c'est la glycogénogenèse. dans les cellules musculaires, il y a aussi glycogénogénèse. Mais si le muscle a besoin d'énergie, il peut utiliser le glucose pour de transformer en ATP. Dans ce cas, il ne le stocke pas. dans les cellules adipeuses, le glucose est transformé en lipides : c'est la lipogénèse. dans toutes les autres cellules, l'insuline fait entrer le glucose où il sera utilisé. bilan : Ainsi le glucose part du sang et la glycémie diminue. Le glucagon est libéré en période de jeûne, il est hyperglycémiant. Le glucagon commande : aux cellules du foie de libérer du glucose. Pour cela, s'il y a des réserves de glycogène dans le foie, il active la glycogénolyse puis, lorsque tout le glycogène a été consommé, il agit sur d'autres cellules : sur les cellules adipeuses, il active la lipolyse, ce qui fournit du glycérol et des acides gras. sur les cellules musculaires, il active la glycogénolyse qui fournit du glucose (utilisable par ces mêmes cellules) et la protéolyse, ce qui fournit des acides aminés. les acides aminés et le glycérol rejoignent le foie par voie sanguine. Là, elles sont transformées en glucose : c'est la néoglucogénèse. 7
IV. conclusion-bilan Donc, les cellules α et β sont très sensibles à la glycémie. Une augmentation de la glycémie stimule les cellules β et inhibe les cellules α. A l'inverse, une baisse de glycémie stimule les cellules α et inhibe les cellules β. Dans tous les cas, il n'y a jamais libération d'insuline en même temps que de glucagon. A l'aide de signes + et compléter ce schéma : Rappelons la définition d'inhiber = bloquer (représenté par un -) et opposé à stimuler, activer ( + ). HYPERGLYCEMIE HYPOGLYCEMIE β α insuline glucagon foie muscle tissu adipeux foie muscle tissu adipeux glycogénogénèse lipogénèse glycogénolyse glycogénolyse lipolyse néoglucogénèse protéolyse Remarque : en cas de jeûne, d'autres hormones interviennent aussi : l'adrénaline qui est sécrétée par les glandes surrénales en cas de choc hypoglycémique. elle stimule la glycogénolyse, la néoglucogénèse, la lipolyse. le cortisol, hormone sécrétée par les glandes surrénales et qui stimule la lipolyse et la protéolyse (formation de corps cétoniques). Lorsqu'une personne fait beaucoup de néoglucogénèse, la dégradation de ses lipides favorise aussi l'apparition de molécules appelées les corps cétoniques. Animation 8