La régulation de la glycémie Par MARTORELL Laurent, professeur agrégé en biochimie – génie biologique au lycée LANGEVIN-WALLON de CHAMPIGNY SUR MARNE. Cliquez ici pour démarrer Je remercie tout particulièrement le Dr Paul ROESCH du Centre Hospitalier de Mulhouse pour son accord quant à l’utilisation de certaines animations présentes sur www.diabsurf.com

La régulation de la glycémie SOMMAIRE Introduction générale Localisation anatomique du pancréas Histologie du pancréas endocrine Cliquez sur le lien désiré Aspect cytologique de la cellule  et  Le stimulus de libération de l’insuline et du glucagon Vue d’ensemble de la régulation de la glycémie Le foie et la régulation de la glycémie Les muscles et la régulation de la glycémie Le tissu adipeux et la régulation de la glycémie Les actions biologiques de l’insuline CONCLUSION GENERALE Les actions biologiques du glucagon

La régulation de la glycémie INTRODUCTION GENERALE La glycémie est le taux de glucose plasmatique. Chez un sujet normal, la glycémie oscille autour d’une valeur moyenne comprise entre 0.8 g.L -1 et 1.2 g.L-1 soit entre 4.5 mmol.L -1 et 6.5 mmol.L -1 La glycémie est une constante physiologique du milieu intérieur Pour que la glycémie demeure constante, il doit exister un mécanisme de régulation du taux de glucose sanguin Ce mécanisme d’homéostasie glucidique est assurée par deux hormones pancréatiques : - l’insuline Retour sommaire - le glucagon

Localisation anatomique du pancréas www.diabsurf.com Retour sommaire Le pancréas est une glande mixte. Elle exerce une fonction exocrine dans la digestion et une fonction endocrine dans la régulation de la glycémie

Histologie du pancréas endocrine Le pancréas endocrine est constitué de cellules  et  regroupées en îlots de Langerhans représentant seulement 1% du volume de la glande ! Le pancréas en contient plus d’un million. Chaque îlot comporte environ 3000 cellules ! Vaisseau sanguin 70 % de cellules  Cellules  30 % de cellules  Cellule  Retour sommaire Les cellules  fabriquent l’insuline Schéma d’un îlot de Langerhans Les cellules  fabriquent le glucagon

Aspect cytologique de la cellule  Appareil de Golgi Vésicule d’insuline Réticulum endoplasmique granuleux Noyau cellulaire Ribosome Retour sommaire Vaisseau sanguin

Aspect cytologique de la cellule  Appareil de Golgi Vésicule de glucagon Réticulum endoplasmique granuleux Noyau cellulaire Ribosome Retour sommaire Vaisseau sanguin

Le stimulus de libération de l’insuline + Hyperglycémie Glycémie > 5 mmol/L 1- La cellule  détecte l’hyperglycémie Retour sommaire Activation + Glucose

Le stimulus de libération de l’insuline Hyperglycémie Une vésicule de sécrétion contient 8000 molécules d’insuline ! Glycémie > 5 mmol/L 2- Les granules d’insuline subissent l’exocytose Le stimulus de libération de l’insuline est l’hyperglycémie Molécules d’insuline Retour sommaire Vers les organes cibles

Le stimulus de libération du glucagon + Hypoglycémie Glycémie < 5 mmol/L 1- La cellule  détecte l’hypoglycémie Retour sommaire Activation + Glucose

Le stimulus de libération du glucagon Hypoglycémie Glycémie < 5 mmol/L Retour sommaire 2- Les granules de glucagon subissent l’exocytose Le stimulus de libération du glucagon est l’hypoglycémie Molécules de glucagon Retour sommaire Vers les organes cibles

Vue d’ensemble de la régulation de la glycémie Prise d’un repas riche en glucides Retour sommaire Jeûne, état postprandial Hyperglycémie Hypoglycémie Stimulation des cellules  Stimulation des cellules  Foie Muscles Tissu adipeux Action sur des organes cibles Libération d’insuline dans le sang Action sur des organes cibles Libération de glucagon dans le sang Foie Muscles Tissu adipeux Retour vers une normoglycémie Retour sommaire Retour vers une normoglycémie

Le foie : un organe de réserve de glucose + Insuline FOIE Transporteur GluT-2 + 1- Glycogénogenèse Glycogène Retour sommaire La glycémie redevient normale c’est à dire autour de 5 mmol/L La capacité de stockage en glycogène du foie est limitée à 100g Glucose Glycémie = 5 mmol/L Glycémie > 5 mmol/L Après un repas, l’excédent de glucose est mis en réserve dans les cellules hépatiques L’insuline stimule la glycogénogenèse hépatique 1- Si hyperglycémie

Le foie : un organe de libération de glucose + 2- Glycogénolyse + Glycogène Retour sommaire La glycémie redevient normale c’est à dire autour de 5 mmol/L Glucagon Le foie est le seul organe capable de libérer du glucose lors d’une hypoglycémie Glucose La libération du glucose hépatique permet de maintenir stable la glycémie entre les repas Glycémie = 5 mmol/L Glycémie < 5 mmol/L Le glucagon est une hormone hyperglycémiante stimulant la glycogénolyse hépatique 2- Si hypoglycémie

Le foie et la régulation de la glycémie CONCLUSIONS 1- Juste après un repas, la glycémie dépend du stockage du glucose dans le foie au cours de la GLYCOGENOGENESE. Ce stockage est stimulé par l’insuline L’insuline est une hormone hypoglycémiante 2- Entre les repas, la stabilité de la glycémie est assurée par la libération de glucose par le foie au cours de la GLYCOGENOLYSE. Cette libération est stimulée par le glucagon Le glucagon est une hormone hyperglycémiante Retour sommaire

Les muscles et la régulation de la glycémie + + + Insuline MUSCLE Transporteur GluT-4 + Glycogénogenèse ATP + Glycolyse Glycogène Retour sommaire Insuline + La glycémie redevient normale c’est à dire autour de 5 mmol/L La capacité de stockage en glycogène des muscles est limitée à 400g Glucose Après un repas, l’excédent de glucose est mis en réserve dans les cellules hépatiques et musculaires Glycémie = 5 mmol/L Glycémie > 5 mmol/L 3- L’insuline stimule surtout la glycolyse musculaire 1- L’insuline stimule l’entrée du glucose dans les myocytes via GluT-4 2- L’insuline stimule la glycogénogenèse musculaire 1- Si hyperglycémie

Les muscles et la régulation de la glycémie ATP MUSCLE Transporteur GluT-4 « au repos » Glycolyse 2- Glycogénolyse Glycogène Retour sommaire Le muscle ne peut pas libérer le glucose qu’il produit par glycogénolyse Le foie est donc le seul organe capable de libérer du glucose lors d’une hypoglycémie Glucose Glycémie < 5 mmol/L Le glucose produit est alors consommé par la cellule musculaire au cours de la glycolyse La libération du glucose hépatique permet de maintenir stable la glycémie entre les repas 2- Si hypoglycémie

Les muscles et la régulation de la glycémie CONCLUSIONS 1- Au niveau des muscles, l’insuline exerce une action HYPOGLYCEMIANTE parce qu’elle stimule : - l’entrée du glucose dans les myocytes via GluT-4 - la glycogénogenèse musculaire - la glycolyse musculaire 2- Les muscles n’interviennent que dans la régulation de l’ HYPERGLYCEMIE. Ils n’interviennent pas directement dans la régulation de l’hypoglycémie car, une fois dans le myocyte, le glucose ne peut plus ressortir Retour sommaire

Le tissu adipeux et la régulation de la glycémie Aspect cytologique d’un adipocyte Cytoplasme Gouttelette lipidique Noyau Retour sommaire L’excédent de glucose est convertit en graisses. Les régimes hyperglucidiques induisent donc une prise de poids pouvant mener à une obésité ! Le tissu adipeux est constitué de cellules adipeuses capables de stocker des quantités considérables de lipides sous forme de triglycérides

Le tissu adipeux et la régulation de la glycémie + + Insuline ADIPOCYTE Transporteur GluT-4 + Lipogenèse Triglycérides Retour sommaire Insuline + La glycémie redevient normale c’est à dire autour de 5 mmol/L Un homme de 70 kg a une réserve adipeuse de 15 kg équivalent à 130.000 kcal ! Glucose Le tissu adipeux stocke le glucose sous la forme de triglycérides plutôt que sous la forme de glycogène Glycémie = 5 mmol/L Glycémie > 5 mmol/L 1- L’insuline stimule l’entrée du glucose dans les adipocytes via GluT-4 2- L’insuline stimule la lipogenèse au niveau du tissu adipeux 1- Si hyperglycémie

Le tissu adipeux et la régulation de la glycémie Glucagon ADIPOCYTE Transporteur GluT-4 « au repos » + Lipolyse Glycérol Acides gras Triglycérides Retour sommaire 1- Le glucagon stimule la lipolyse afin de former du glycérol et acide gras Les acides gras permettront de fournir de l’énergie aux cellules « souffrant » d’hypoglycémie Glucose Glycémie < 5 mmol/L Le glycérol ainsi formé permettra de reconstituer du glucose lors de la néoglucogenèse 2- Si hypoglycémie

Le tissu adipeux et la régulation de la glycémie CONCLUSIONS 1- Au niveau du tissu adipeux, l’insuline stimule : - l’entrée du glucose dans les adipocytes via GluT-4 - la LIPOGENESE c’est à dire la formation de triglycérides à partir de glucose Retour sommaire Le tissu adipeux « éponge » l’excédent de glucose sanguin en le stockant sous forme de triglycérides 2- Au niveau du tissu adipeux, le glucagon stimule : - la LIPOLYSE c’est à dire l’hydrolyse des triglycérides en acides gras et glycérol L’effet hyperglycémiant du glucagon n’est pas immédiat puisqu’il nécessite la transformation du glycérol en glucose lors de la néoglugenèse

Les actions biologiques de l’insuline (1/4) + Retour sommaire GluT-4 Glucose SANG CELLULE 1- L’insuline stimule l’entrée du glucose dans les cellules musculaires et adipeuses via un transporteur de glucose nommé GluT-4

Les actions biologiques de l’insuline (2/4) Retour sommaire Insuline + Glucose Glycogène 2- L’insuline stimule la GLYCOGENOGENESE hépatique et musculaire c’est à dire la polymérisation du glucose en glycogène Le glycogène est un polymère de glucose contenant entre 5000 à 300.000 molécules de glucose !

Les actions biologiques de l’insuline (3/4) ATP Insuline + 3- L’insuline stimule la GLYCOLYSE hépatique et musculaire c’est à dire la dégradation partielle du glucose en ATP Retour sommaire

Les actions biologiques de l’insuline (4/4) Retour sommaire Insuline + Retour sommaire Glucose Triglycérides 4- L’insuline stimule la LIPOGENESE au niveau des adipocytes c’est à dire la conversion du glucose en triglycérides Les triglycérides sont des lipides constitués de glycérol et de trois chaînes d’acides gras

Les actions biologiques du glucagon (1/3) Retour sommaire Glucagon + Glucose Glycogène 1- Le glucagon stimule la GLYCOGENOLYSE hépatique et musculaire c’est à dire l’hydrolyse du glycogène en glucose

Les actions biologiques du glucagon (2/3) Retour sommaire Acides gras Glucagon + Glycérol Triglycérides 2- Le glucagon stimule la LIPOLYSE au niveau des adipocytes c’est à dire l’hydrolyse des triglycérides en acides gras et glycérol

Les actions biologiques du glucagon (3/3) Retour sommaire Glycérol ou Glucagon + Glucose Acides aminés 3- Le glucagon stimule la NEOGLUCOGENESE au niveau du foie c’est à dire la formation de glucose à partir de substrats non glucidiques comme le glycérol et les acides aminés

CONCLUSIONS GENERALES TISSU ADIPEUX 1- Si hyperglycémie Glycémie = 5 mmol/L Glycémie > 5 mmol/L FOIE Glucose Insuline + MUSCLES Retour sommaire

CONCLUSIONS GENERALES 2- Si hypoglycémie Glycémie = 5 mmol/L Glycémie < 5 mmol/L FOIE Glucose Glucagon + TISSU ADIPEUX MUSCLES Retour sommaire