La régulation de la glycémie
Nous venons de voir comment les glucides complexes sont transformés au cours de la digestion en molécules simples de glucose grâce à l'activité enzymatique. Nous allons maintenant, nous intéresser au devenir de ce glucose.
La constance de la glycémie
Observons la courbe de glycémie (taux de glucose dans le sang) d'un sujet sur 24 heures :
On peut constater des variations dues aux apports (repas) et aux sorties (activité physique, jeun du au sommeil) mais ces variations restent très pondérées. Il n'y a pas de grandes variations de la glycémie qui oscille autour de la valeur pivot de 1 g/l.
Si on compare deux sujets différents, on constate que cette même valeur de 1 g/l est le pivot mais que les oscillations peuvent être plus ou moins importantes. Il peut y avoir une régulation plus ou moins bonne.
Les travaux de Claude Bernard
Claude Bernard (1813-1878) est un des fondateurs de la physiologie animale au XIXème siècle. C'est aussi un des premiers savants à avoir théorisé une méthode scientifique fondée sur l'observation et une analyse détaillée des processus sans a priori idéologiques (Introduction à l'étude de la médecine expérimentale, 1865). En cela, il est aussi important que Darwin, dans son domaine. Ces travaux sur la glycémie sont un modèle de clarté et de rigueur.
La leçon de Claude Bernard (1889) par Léon Augustin Lhermitte (1844-1925)
Extraits de textes de Claude Bernard sur la glycémie
On peur refaire facilement aujourd'hui la célèbre expérience dite "du foie lavé" que Claude Bernard décrit dans son texte.
On peut ensuite tester la présence de glycogène dans le foie par les méthodes classiques à l'eau iodée et à l'éthanol :
On obtient alors les résultats suivants :
— à gauche précipité blanchâtre de glycogène dans l'éthanol
— à droite coloration brun acajou par l'eau iodée
Le devenir du glucose dans l'organisme
Nous venons de voir que le glucose est stocké sous forme de glycogène dans le foie, mais que celui-ci peut redonner du glucose.
On appelle glycogénogenèse le stockage du glucose par le foie sous forme de glycogène et glycogénolyse la libération de glucose à partir du glycogène hépatique.
La glycogénogenèse se met en place dès que la glycémie du sujet passe au dessus d'un certain seuil alors que le glycogénolyse apparaît après un jeun, lorsque la glycémie du sujet est basse.
La glycogénolyse ne se fait pas directement, mais nécessite un intermédiaire, le glucose-6-phosphate.
Un certain nombre d'expériences ont montré que le glycogène n'était pas la seule molécule de stockage du glucose dans l'organisme. Une partie du glucose peut être stockée sous la forme de triglycérides :
On rappelle qu'une molécule de triglycéride est formée à partir d'une molécule de glycérol et de 3 molécules d'acides gras.
Le glucose est stocké sous forme de tricglycérides dans les cellules adipeuses ou adipocytes et dans le foie :
Schéma d'un adipocyte
On peut donc résumer sur le schéma suivant les formes de stockage du glucose dans l'organisme :
On différencie deux grands types de réserves de glucose dans l'organisme :
— les réserves publiques qu'on trouve dans le foie et les adipocytes qui permettent de fournir du glucose à l'ensemble de l'organisme et qui jouent sur la glycémie
— les réserves privées du muscle. En effet le glycogène stocké dans le muscle ne sert qu'à celui-ci et le glucose ne revient jamais dans le reste de l'organisme.
Le rôle du pancréas dans la régulation de la glycémie
Une dissection de souris permet de mettre en place les différents organes intervenant dans la digestion et dans la régulation de la glycémie;
Les travaux décisifs ont été menés dans dans les années 20 par Frederick Banting (Prix Nobel 1923) et Charles Best.
Dès cette époque, on sait que le pancréas joue un double rôle :
— dans la digestion, en sécrétant des sucs pancréatiques (amylase pancréatique), le pancréas est une glande qui émet des produits dans le milieu extérieur et qui est donc une glande exocrine.
— dans la régulation de la glycémie par la sécrétion d'hormones dans le milieu intérieur, ce qui en fait une glande endocrine.
Structure du pancréas
Les acinus (90 % des cellules du pancréas) fabriquent le suc pancréatique qui se déverse dans les canaux excréteurs et rejoignent le duodénum (première partie de l'intestin grêle) via le canal de Wirsung.
Les îlots de Langerhans (10 % des cellules) fabriquent des hormones qui se déversent dans des vaisseaux sanguins.
Coupe de pancréas (à droite un îlot de Langerhans)
Le méthode d'immunofluorescence ont permis de mettre en évidence deux types de cellules dans les îlots de Langerhans : les cellules alpha et les cellules bêta.
— les cellules alpha, périphériques, sécrètent du glucagon`
— les cellules bêta, centrales, sécrètent de l'insuline.
Insuline et glucagon, sont des hormones. Les hormones sont des molécules sécrétées par les cellules d'une glande, véhiculées par la sang et qui agissent sur des cellules cibles.
L'insuline est une hormone polypeptidique de 61 acides aminés constituée de 2 chaînes.
Le glucagon est une hormone polypeptidique de 29 acides aminés en une seule chaîne.
En revanche, le glucagon est une hormone hyperglycémiante :
Selon le taux de glucose, les cellules réceptrices du pancréas favorisent la sécrétion d'insuline ou la sécrétion de glucagon.
Des expériences ont pu mettre en évidence la présence de récepteurs spécifiques au glucagon et à l'insuline sur les cellules hépatiques.
Autre représentation possible
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