CAS CLINIQUE 1 Une adolescente de 14 ans est emmenée en consultation par ses parents inquiets de la voir maigrir rapidement. L’interrogatoire a montré que l’adolescente a un appétit normal avec cependant une sensation de soif plus importante que d’habitude ainsi que des mictions plus fréquentes. L’examen des urines à la bandelette montre: Protéine: 0; Glucose: +++; corps cétoniques: ++; Un dosage de la glycémie est demandé. Le résultat est 2,7g/l (le taux normal est de 0,9-1,2 g/l).

CAS CLINIQUE 2 Un homme de 50 ans consulte à cause d’apparition fréquente des lésions cutanées de type eczématiforme longues à guérir. L’interrogatoire met en évidence: - Des antécédents familiaux de diabète chez un oncle et chez son grand père - L’homme traverse une période d’inactivité professionnelle - Prise de repas irrégulière et de type hypercalorique - Consommation d’alcool relativement modérée (3 verres/j) - Pas de tabagisme - Poids: 87Kg pour 1,73 m - Tension artérielle: 16/9 Auscultation cardiaque & pulmonaire normale. Examen vasculaire & neurologique normal.

Glycémie, Métabolisme Glucidique et Diabètes Cours M1-2006 Glycémie, Métabolisme Glucidique et Diabètes N. Tran Ph.D MCU - Chercheur, Responsable R&D Unité Thérapie Reconstructrice Cellulaire et Tissulaire Ecole de Chirurgie, Faculté de Médecine Nancyclotep - CHU Nancy brabois

Les origines du glucose circulant Glycogène hépatique Glycogène musculaire Glycolyse, cycle citrique, énergie Alimentation(200g/j) GLUCOSE SANGUIN -Polyosides -Diosides Lactate Néoglycogénèse -Aminoacides - glycérol des TG Glycosaminoglycannes

La régulation de la glycémie 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 - le glucagon

Types de diabète (I) Diabète de type 1 (10%) Diabète de type 2* (90%) Début : Jeune âge Cause principale : Destruction auto-Immune des cellules   insulinorequérance constante Prédisposition génétique Diabète de type 2* (90%) Début : Âge plus avancé Causes principales : Insulinorésistance & Insulinopénie Antécédents familiaux +++ Il existe 3 grands types de diabète sucré. Le diabète de type 2 est 10 fois plus fréquent que le diabète de type 1. A coté de ces 3 grands type de diabète sucré, il existe de nombreuses autres formes : diabète de type MODY lié a un déficit en glucokinase, diabète secondaires à une maladie pancréatique ou une endocrinopathie, … La pancréatite firbrocalcifiante fait partie de ces autres causes. Vous connaissez certainement mieux que moi cette forme de pancréatite au moins en partie secondaire à la consommation de manioc riche en glucides cyanogènes toxiques pour le pancréas * l’utilisation d’insuline n’est pas un critère pour classer les patients

Types de diabète (II) Autres Diabète gestationnel Diabète survenant pendant la grossesse Disparaît le plus souvent à l’accouchement Risque ++ de diabète de type 2 ultérieur Autres Pancréatites Fibrose kystique Corticostéroides (Cushing, Rx) Etc.. Il existe 3 grands types de diabète sucré. Le diabète de type 2 est 10 fois plus fréquent que le diabète de type 1. A coté de ces 3 grands type de diabète sucré, il existe de nombreuses autres formes : diabète de type MODY lié a un déficit en glucokinase, diabète secondaires à une maladie pancréatique ou une endocrinopathie, … La pancréatite firbrocalcifiante fait partie de ces autres causes. Vous connaissez certainement mieux que moi cette forme de pancréatite au moins en partie secondaire à la consommation de manioc riche en glucides cyanogènes toxiques pour le pancréas

LE DIABÈTE DE TYPE 1 Diagnostic Épidémiologie Histoire naturelle

Clinique au diagnostic Syndrome polyuropolydipsique (89%) Altération de l’état général (54%) Amaigrissement (45%) Douleurs abdominales (35%) Coma (12%) Cétose (87%), Acidocétose (50%) Douleurs abdominales (35%) liées à la cétose et grande cause d’erreurs diagnostic Cétose (87%), Acidocétose (50%) : d’autant plus fréquent que le diabète survient à un jeune âge

L’insulinothérapie - 1922 Décembre 1922 Février 1923

Diabète type 1 : Incidence Nombre de cas / an / 100.000 habitants L’incidence est très faible en Asie ainsi qu’en Afrique. Pour l’Europe, il existe : - « gradient Nord-Sud » avec plusieurs exceptions ---> exemple Sardaigne avec incidence idem Finlande - En progression +3 à +10% par an Ces 2 points suggèrent fortement un rôle de l’environnement en association avec les phénomènes autoimmuns.

Diabète type 1 : risque de survenue Population générale ≤ 0,4 % HLA de susceptibilité ≤ 10 % jumeaux monozygotiques >35 % Enfant - de père diabétique - de mère diabétique 4 à 8 % 2 à 4 % Le diabète de type 1 est une maladie rare avec une susceptibilité très variable selon le contexte familial. Pour les jumeaux monozygotte le risque est d’autant + élevé d’autant que le diabète est survenu à un jeune age et que le sujet à un groupe HLjA prédisposant (DR3 et DR4).

Mécanismes physiopathologiques Terrain génétique de susceptibilité Facteur déclenchant Environnement ? Rupture de la tolérance immunitaire Activation de lymphocytes T autoréactifs / cellules  Auto Anticorps Cytotoxicité Destruction des cellules 

Histoire naturelle du diabète de type 1 Capital cellules  Prédisposition génétique 100 % Insulite Silencieuse 30 % Altération de la tolérance au glucose 15 % Diabète clinique Temps Début de la pathologie Diagnostic

LE DIABÈTE DE TYPE 2 Diagnostic Épidémiologie Histoire naturelle Contrairement au diabète de type 1, le diabète de type 2 est fréquent et souvent asymptomatique.

Critères diagnostiques Équilibre Glycémie mmol/l A jeûn 2h Post-HGPO Normal < 6.1 (5.7) < 7 IFG 6.1 à 6.99 IGT 7.8 à 10.99 Diabète ≥ 7.0 ≥ 11.0 Depuis 1997 le diagnostic du diabète de type 2 repose sur de nouveaux critères. Le niveau glycémique à jeun à partir duquel on parle de diabète à été ramené à 1,26 g/l. Les indications de l’HGPO ont quasiment disparues et une nouvelle classe d’anomalie de la tolérance au glucose est apparue : l’IFG (Impaired Fasting Glucose) qui correspond grossièrement à l’intolérance qu glucose (IGT) auparavant définie sur la glycémie à la 2° heures post-charge en glucose. L’existence d’une IFG ou d’une IGT est un facteur de risque majeur d’évolution vers le diabète de type 2. A ces niveaux glycémiques 9 fois sur 10 les patients sont asymptomatiques. IFG : Impaired Fasting Glucose = anomalie de la tolérance au glucose à jeun IGT : Impaired Glucose Tolerance = intolérance au glucose HGPO : Hyperglycémie provoquée par voie orale

Diabète de type 2 : Facteurs de risque Génétique : « antécédents familiaux » Glycémie Âge Obésité* Sédentarité* Diététique* Diabète Gestationnel Petit poids de naissance Groupe ethnique Il existe de nombreux facteurs de risque associés à la survenue du diabète de type 2. Comme pour le diabète de type 1, il existe une prédisposition génétique avec un risque de devenir diabétique extrêmement élevé lorsque les parents sont diabétiques. Glycémie même si c’est une évidence, il est bon de rappeler qu’un des principaux facteurs de risque de diabète de type 2 est l’intolérance au glucose. Il est maintenant prouvé qu’une action sur les facteurs de risque modifiables est efficace pour prévenir l’apparition du diabète de type 2 * modifiables

Prévalence de l’obésité et du diabète diagnostiqué chez les adultes 1991-2001 JAMA 2003;289:76-79

Prévalence aux U.S.A % Diabète Âge IGT Diabète non diagnostiqué La diabète de type 2 est une pathologie fréquente dont la prévalence augmente de façon importante avec l’âge. Vers 70 ans près de 50% de la population présente une anomalie de la tolérance qu glucose. La fréquence du diabète non diagnostiqué s’explique par son caractère asymptomatique. Âge Kenny SJ, Diabetes in America 1995

Le diabète de type 2 est diagnostiqué tardivement Rétinopathie Début du diabète Diagnostic du diabète Même sans tenir compte de la phase d’intolérance au glucose qui précède le diabète de type 2 pendant plusieurs années le diagnostic du diabète sucré est porté tardivement, laissant le temps aux complications dégénérative de progresser. Cela est démontré grâce à l’augmentation linéaire en fonction du temps de la rétinopathie diabétique dans les années ou l’intérêt d’un contrôle intensif n’était pas démontré. Noter qu’au moment du diagnostic il existes déjà pres de 20% des patients présentant une complication oculaire. L’extrapolation de cette droite permet d’estimer que le diabète évoluait depuis 6 à 7 ans avant que le diagnostic ne soit posé. Années depuis le diagnostic du diabète Klein R & al D Care 1992, 15 : 1875

Comparaison du diabète de type 1 & de type 2 Âge de début <40 ans (<25++) > 35 ans mais… Durée des symptômes Semaines Mois, années, … aucun Poids Nle   Cétonurie Oui Non Insulinorequérence Possible

Comparaison du diabète de type 1 & de type 2 Anti-corps Oui Non Complications au diagnostic >20% Antécédents familiaux + +++ Autres pathologies auto-immunes Fréquente Rare

LES COMPLICATIONS Aiguës et chroniques

Complications aiguës Hyperglycémie Diabète non diagnostiqué, sous-traité, complication associée Acidocétose (Db1 ++) Coma hyperosmolaire (Db2 ++) Acidose lactique (Db2) Réhydrater + insuline IV

Acidocétose Hyperosomolaire Glycémie   Na+ N  N  K+ HCO3 -  N  Cétones  -  N - traces pH  -  Créatinine N -   -  Âge Jeune âgé Coma Rare Fréquent

Complications aiguës Hypoglycémie : iatrogène (trouble causé par le Rx) Excès en insuline et en hypoglycémiants oraux Repas sauté, dépense calorique inhabituelle Prise excessive d’alcool Sucre oral d’absorption rapide si conscience normale Troubles de conscience Glucose IV Glucagon IM Se méfier des récidives Rechercher la cause

Complications chroniques Décès : 6° Cause Insuffisance Rénale : 1° cause des nouveaux cas Espérance de vie :  De 5 à 10 ans DIABÈTE Cécité : 1° cause Neuropathie : 60 à 70% des patients Le retard diagnostic, le caractère progressif des anomalies, la fréquence des facteurs de risque cardiovasculaire associés (tabac, HTA, …) expliquent l’importante morbidité et mortalité associée au diabète. Amputation : 1° cause Mortalité cardio-vasculaire :  2 à 4 fois

Complications Spécifiques : Non-Spécifiques Rétinopathie Néphropathie Neuropathie Non-Spécifiques Cardiopathie (Coronaropathie +++) ACV Artérite des membres inférieurs Amputations Infections Microvasculaires Macrovasculaires

Complications cardio-vasculaires >50% des causes de décès Fréquence de l’ischémie silencieuse Rôle certain des facteurs de risque associés HTA, Dyslipidémie, Tabagisme « Hyperglycémie »  glucotoxicité, stress ox, etc.. Atteinte rénale??? marqueur vs facteur de risque

Diabète : Atteinte rénale 1° cause d’insuffisance rénale terminale ≈ 40% des nouveaux cas Rôle majeur de l’A1c et de l’HTA Microalbuminurie élevée = 1er signe Risque insuffisance rénale x 20 Risque macrovasculaire +++ Protéinurie = atteinte avancée Risque majeur d’insuffisance rénale terminale (IRT) Si IRT mortalité x 30 que diabétiques sans atteinte rénale

Diabète : Rétinopathie Rétine normale Rétinopathie lasérisé Après 15 ans d’évolution ≈ 80% des patients atteints La rétinopathie diabétique est le 1° cause de cécité chez l’adulte Rôle +++ A1c et ++ HTA

DCCT : Progression de la rétinopathie en fonction de l’HbA1c 24 HbA1c = 11% 10% 9% 20 Effet du Rx Événements pour 100 PA 16 12 8% 8 7% 4 Les complications spécifiques du diabète sont proportionnelles à l’hémoglobine glycosylée avec une progression exponentielle au fur et à mesure que l’HbA1C augmente. Dans le cas de la néphropathie il existe un effet synergique avec l’HTA. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Années DCCT Research Group. Diabetes. 1995;44:968-983.

Diabète : Neuropathie (1) Lentement progressif, axones longs ≈ 60% des patients, ≈ 40% symptomatiques Neuropathie périphérique Polyneuropathie distale & symétrique Membres inférieurs: crampes, douleur, sensibilité Plus rarement Amyotrophie fémorale douloureuse Mononeuropathie : périphérique ou nerfs crâniens Syndromes canalaires : tunnel carpien, SPE tête péroné

Diabète : Neuropathie (2) Neuropathie autonome Impuissance Gastroparésie  diminution du tonus musculaire gastrique Neuropathie vésicale  rétention urinaire, infections Hypotension orthostatique Inadaptation rythme cardiaque (intensité de l’exercice) Rôle ++ hyperglycémie Autre ???

Plaies des Pieds + + = Artériopathie Troubles de la statique Sensibilité réduite = Plaie des pieds Cellulite, ostéite, gangrène, mal perforant

Diabète : Plaie du pied Diabète = 1° cause d’amputation non traumatique 15% des diabétiques présenterons une plaie Insister sur le rôle de la prévention ++++ Gangrène + cellulite Mal perforant Amputation Cause vasculaire OU Cause neurologique

Causes de Mortalité Décès (%) 40 15 13 10 4 5 CAUSES Coronaropathie Autres causes Cardiaques 15 Complications Aiguës 13 Cancer Accident vasculaire cérébral 10 Pneumonie 4 Autres causes 5 Geiss LS Diabetes in America 2nd Ed 1995 : 233-257

Éducation – soutient psychologique Mode de vie Éducation – soutient psychologique Autosurveillance Nutrition Activité physique Glycémie A1c < 7% Rx intensif +++ HTA < 130/80 mmHg Lipides LDL < 2.5 mmol/L Et CT/HDL < 4.0 mmol/L Complication Dépister Traiter Rx associés AAS Complications Microvasculaires Complications Macrovasculaires

Pancréas: anatomie descriptive Allongé et étiré transversalement, oblique en haut et à gauche Forme de « marteau ou crochet » vue antérieure

I- Pancréas : généralités 1- Glande volumineuse annexée au tube digestif 80-120g. 2- Rôles : exocrine : 80% de la glande en acini, enzymes digestives endocrine : 2% de la glande : Les îlots de Langerhans réseau de canalicules pour la sécrétion 3- Le P est relié au duodénum par 2 canaux (Wirsung et Santorini)et par sa vascularisation Exploration fonctionnelle: Tomographie (scanner), échographie, écho-endoscopie. Les 2 structures fonctionnent indépendamment

Coupe transversale du pancréas (Histologie) 10% (somatostatine) 25% (glucagon) 60% (insuline) Autres îlots sécrétant le peptide PP

one islet of Langerhans Digestive enzymes and NaHCO3 hormones

Immunohistochimie des îlots Somatostatine et PP INSULINE Glucagon

Insuline Chaîne B : 21 aa Chaîne A : 30 aa Insuline est un peptide de 51 résidus d’acides aminés (MW 5734 da) qui appartient à une famille structurale comprenant les IGF-1 et –2 (« insulin-like growth factors ») et la relaxine (hormone ovarienne). 3 ponts disulfure, dont 2 interchaînes entre les chaînes A et B. Chaîne B : 21 aa Chaîne A : 30 aa

Gène sur le chromosome 11 La préproinsuline : 12000 da La proinsuline: 86 aa

Formation des ponts disulfures Passage dans le REG Formation des ponts disulfures 30-120 min Insuline App de Golgi Clivage du peptide C Transfert dans Les granules de sécrétion Peptide C Stockage dans les Vésicules de sécrétion Plusieurs heures-jours

Le peptide C est indispensable pour formation des ponts disulfure Le peptide C est indispensable pour formation des ponts disulfure. Il est clivé dans le Golgi. Ce peptide est cosécrété avec l’insuline et la proinsuline. Le peptide C reconnaît un récepteur couplé au protéine G impliqué probablement dans du débit sanguin et au niveau du rein. L’insuline est sécrétée par décharges ou bouffées toutes les 10 min. Sa demi-vie (t1/2) est de 5 min dans la circulation systémique. Le peptide C a un a t1/2 de 30 min et n’est pas retiré par le foie. Il est considéré comme un index de la sécrétion d’insuline (rapport 1:1).

3- La préprohormone est transférée dans l’appareil de Golgi. 1- L’ARNm est traduit par des ribosomes du RE en un précurseur protéique: la préprohormone. Lors de l’élongation du précurseur, la séquence du peptide signal (N-term) se fixe au RE et la chaîne naissante est dirigée dans la lumière du RE. préprohormone 2- Dans le RE, des « signal peptidases » clivent la préprohormone en prohormone inactive. 3- La préprohormone est transférée dans l’appareil de Golgi. 4- La préprohormone est transférée dans des vésicules de sécrétion contenant des protéases. Clivage du précurseur en 1 ou plusieurs peptides actifs et autres fragments peptidiques. 5- Lors d’une stimulation de la cellule endocrine, les vésicules de sécrétion libèrent leur contenu dans l’espace extracellulaire par mécanisme d’exocytose. 6- Les hormones diffusent vers les la lumière des vaisseaux sanguins pour être transportées vers leur(s) cible(s).

B- Les tissus insulino-dépendants et effets de l’insuline Muscle Captation et utilisation de Glucose Synthèse nette de glycogène Captation nette d’acides aminés Synthèse nette de protéines Adipocytes Captation et utilisation de Glucose Synthèse nette de triglycérides Foie Captation et utilisation de Glucose Synthèse nette de glycogène Synthèse nette de triglycérides Pas de synthèse de corps cétoniques - Captation des substrats par les cellules - Activation le métabolisme de ces substrats Les processus métaboliques d’utilisation du glucose sont stimulés

Effet sur le tissu musculaire 1- Captation: stimulation de l’expression du transporteur Glut4 2- Stimulation de la synthèse de glycogène 3- Stimulation de l’utilisation du glucose/glycolyse hexokinase (glucose en Glucose 6P) Phosphofructokinase (glycolyse) Pyruvatekinase (glycolyse) Glut4

Effet sur le tissu adipeux 1- Captation du Glc: stimulation de l’expression de Glut4 2- Stimulation de la synthèse de triglycérides 3- Stimulation d’enzymes : Pyruvate deshydrogénase Acétyl-coA carboxylase Glycérolphosphate acyltransférase 4- Elle s’oppose aux hormones lipolytiques Glut4

Effet sur le tissu hépatique L’entrée de Glc se fait par diffusion passive 2- Stimulation de la synthèse de glycogène 3- Stimulation de l’utilisation du glucose/glycolyse glucokinase (glucose en Glucose 6P) Phosphofructokinase (glycolyse) Pyruvatekinase (glycolyse) glucokinase Glut2

de protéines de transport spécifiques: Le transport du glucose à l’intérieur de la cellule nécessité la présence de protéines de transport spécifiques: les GLUT1-GLUT13 12 TM Classe I : GLUT1-4 Classe II : GLUT5, GLUT7, GLUT9 et GLUT11 Classe III : GLUT6, GLUT8, GLUT10, GLUT12 et HMIT (cotransporteur H+/myoinositol

GLUTs 1 à 5 Noms distribution tissulaire Commentaires neurones, érythrocytes, placenta, tissu fœtal, ubiquitaire Km* ~ 1 mM. Allows relatively constant uptake of glucose independent of the normal extracellular concentration (4-6 mM). GLUT 1 GLUT 2 foie, reins, entérocytes, cellules b pancréatiques Km = 15-20 mM. Senseur de glucose. Allows intracellular and extracellular glucose to equilibrate across membrane. GLUT 3 cerveau Low Km (<1 mM) compared with GLUT2. Allows preferential uptake in hypoglycemia. Medium Km (2.5-5 mM). Insulin recruits transporters from intracellular stores increasing glucose uptake. Permet de capter 75-85% du Glucose par les tissus périphériques. GLUT 4 Muscle et tissu adipeux GLUT 5 Jéjunum Medium Km (~ 6 mM). Responsible for fructose uptake. * Km - the concentration of glucose at which there is a half maximal rate of transport. Km is inversely proportional to the affinity of glucose for the transport proteins.

Que se passe t’il lorsque l’insulinémie augmente? Insuline plasmatique Muscle Captation et utilisation de Glucose Synthèse nette de glycogène Captation nette d’acides aminés Synthèse nette de protéines Adipocytes Captation et utilisation de Glucose Synthèse nette de triglycérides Foie Captation et utilisation de Glucose Synthèse nette de glycogène Synthèse nette de triglycérides Pas de synthèse de corps cétoniques - Captation des substrats par les cellules - Activation le métabolisme de ces substrats Les processus métaboliques d’utilisation du glucose sont stimulés

Que se passe s’il lorsque l’insulinémie diminue? Insuline plasmatique Muscle  Captation et utilisation de Glucose Catabolisme net de glycogène Catabolisme net de protéines Libération nette d’acides aminés Captation et utilisation des d’AG Adipocytes Captation et utilisation de Glucose Catabolisme net de triglycérides Et libération de glycérol et d’AG Foie Libération de Glucose Par catabolisme net de glycogène et néoglucogénèse Synthèse et libération des corps cétoniques Les processus métaboliques d’utilisation cellulaire du glucose sont inhibés

Alimentation Foie Muscle Glycémie Tissu adipeux Pancréas : Insuline Néoglucogénèse Glycogénèse/Glycogénolyse Glycolyse Glycogénèse/Glycogénolyse Glycolyse Alimentation Foie Muscle GLUT Glycémie Tissu adipeux Récepteur à l’insuline Le diabète de type 2 est la résultante d’une insulinorésistance, touchant à la fois les tissus périphérique (principalement muscle et tissu adipeux) et le foie associé à une insulinopénie. On a longtemps pensé que l’insulinorésistance était l’élément essentiel mais on sait maintenant que tant qu’un patient est capable d’augmenter son insulinosécrétion pour compenser l’insulinorésistance il ne devient pas diabétique Synthèse des triglycérides Pancréas : Insuline Glucagon

Foie Glycémie Pancréas Muscle GLUT Glycémie RÉSISTANCE À L’INSULINE Tissu adipeux Récepteur à l’insuline Le diabète de type 2 est la résultante d’une insulinorésistance, touchant à la fois les tissus périphérique (principalement muscle et tissu adipeux) et le foie associé à une insulinopénie. On a longtemps pensé que l’insulinorésistance était l’élément essentiel mais on sait maintenant que tant qu’un patient est capable d’augmenter son insulinosécrétion pour compenser l’insulinorésistance il ne devient pas diabétique Pancréas ANOMALIES DE L’INSULINOSÉCRÉTION

Métabolisme du glucose Production Utilisation [G] Glucagon Insuline Catécholamines, cortisol, GH Foie Muscle* Adipocytes (Foie) Rein Cerveau Rétine Rein Erythrocytes Leucocytes Peau Muqueuse intestinale 20/09/2018

La régulation de la glycémie Glucagon Insuline 1. Glycogénolyse 2. Néoglucogénèse 1. Glycogénèse 2. Glycolyse 3. Oxydation du glucose 20/09/2018

Métabolisme du glucose : État basal Glucagon Insuline + + [G] Glycogénolyse Néoglucogénèse Glycogénèse 20/09/2018

Métabolisme du glucose : Repas Glucagon Insuline [G] Glycogénolyse Glycogénèse Repas 20/09/2018

Actions de l’insuline Métabolisme du glucose  Anabolisme L’insuline stimule Transport du glucose (GLUT : muscle et T adipeux) Glycolyse  énergie Glycogénèse Anti-Catabolique L’insuline inhibe Néoglucogenèse (foie) Glycogénolyse (foie et muscle)

Actions de l’insuline Métabolisme des lipides  Anabolisme L’insuline stimule Lipogénèse Synthèse des triglycérides (T adip) Synthèse des acides gras libres (foie) Activité de la Lipoprotéine lipase (LPL; T adipeux) Anti-Catabolique L’insuline inhibe Lipolyse LPL (muscle) Cétogenèse Oxydation des acides gras (foie)

Actions de l’insuline Métabolisme des Protéines et électrolytes  Anabolisme L’insuline stimule Protéines Transport des Ac A. Synthèse protéique Électrolytes Entrée du potassium dans la cellule Anti-Catabolique L’insuline inhibe Protéines Catabolisme protéique

Interrelation des métabolismes ex la néoglucogenèse Tiré de Davidson principes de médecine interne Maloine éditeur 2000

Pro-insuline  Insuline Tiré de Davidson principes de médecine interne Maloine éditeur 2000

Sécrétion de l’insuline Normal Type 2 diabetes 20g glucose 120 100 80 60 40 20 120 100 80 60 40 20 20g glucose Plasma IRI (µU/ml) Plasma IRI (µU/ml) The insulin response to intravenous glucose is diminished in individuals with type 2 diabetes. Following intravenous glucose injection, the insulin response over the first 10 minutes is known as the first-phase response or acute insulin response to glucose. The increase in insulin concentrations beyond the first 10 minutes is known as the second-phase response. In individuals with type 2 diabetes there is a complete or near complete loss of the first-phase insulin response. The second-phase response is better preserved in individuals with type 2 diabetes however the glucose levels are higher and thus the stimulus to the ß-cell is greater. - 30 0 30 60 90 120 - 30 0 30 60 90 120 Time (minutes) Time (minutes) Ward WK et al. Diabetes Care 1984; 7:491–502.

insulinémie E- Régulation de la sécrétion d’insuline Sécrétion Dégradation (clairance) Portale 1,2-1,6 ng/ml Périphérique 0,2-01,6 ng/ml Peptide C: 1-2 ng/ml

stimulation autocrine Mécanisme autocrine stimulation autocrine exocytose glucose Cellule b GLUT2 glycolyse [ATP]i  (-) (+) [Ca2+]i 10-7 M à 10-6 M Ca2+ K+ KATP Ca2+ VOCs Fermeture des KATP dépolarisation

Stimulation/ inhibition de la sécrétion – Adrénaline plasmatique (médullosurrénale)  Activité parasympathique   Activité sympathique –  Acides aminés  Cellules beta  sécrétion d’insuline  Glycémie  Somatostatine Cellules delta – GIP   glycémie – Glucagon Cellules alpha  GIP: hormone gastro-intestinale/ action anticipée

Clairance de l’insuline: Dégradation de l’insuline Captation et Dégradation de l’insuline Foie Muscles et autres tissus Adipocyte, lymphocytes… Reins 50% de l’insuline portale 50% de l’insuline Périphérique Et 50% de la proinsuline 70% du peptide C Pas de dégradation extracellulaire Insulin degradating enzyme (IDE): Les insulinases

2- Le Glucagon : hormone hyperglycémiante A- Généralités et carte d’identité moléculaire B- Effets du glucagon C- Mécanisme d’action/ Transduction et voies de signalisation D- Régulation de la sécrétion de glucagon

2- Le Glucagon : hormone hyperglycémiante A- Généralités et carte d’identité moléculaire Peptide linéaire de 29 aa (PM= 3450 da) 50% du glucagon est dégradé par passage dans le foie. Demi-vie (t1/2) = 3 min

Mobilisation rapide du glucose hépatique B- Effets du glucagon Mobilisation rapide du glucose hépatique Opposition aux effets de l’insuline Foie Glycogénolyse Néoglucogénèse (stimulation d’enzymes: Pyruvatekinase, Fructose1,6-biphosphate et Glucose-6-phosphatase) Synthèse et libération des corps cétoniques Sang Glycémie Corps cétoniques Néoglucogénèse

Insuline Glucagon –  Glucokinase/hexokinase Glucose Glucose 6-P Libération du glucose utilisation du glucose Glucose-6-phosphatase  – Glucagon Insuline

Insuline Glucagon –  Glycogène synthase Forme de stockage du glucose Glucose 1-P Glycogène Libération du glucose phosphorylase  – Glucagon Insuline

Comparaison des effets de l’insuline et du glucagon au niveau du foie

C- Mécanisme d’action/ Transduction et voies de signalisation Le glucagon active la voie de l’AMPc R G Récepteur à 7 TM Adénylate cyclase AC Protéine G ATP AMPc 2nd messager Protéines kinases AMPc dépendantes

+ - [AMPc]  ou Activation des PKA Cascade de phosphorylation glucagon GTP GDP b g aGDP AC - + ATP AMPc Messagers chimiques Gs Gi [AMPc]  ou cytosol Activation des PKA Cascade de phosphorylation Régulation de l’activité d’enzymes par phosphorylation/déphosphorylation

D- Régulation de la sécrétion de glucagon Acides aminés   Activité sympathique  Activité parasympathique   Glycémie – Cellules alpha  sécrétion de glucagon   Glycémie 0,1 ng/ml CCK  Insuline Cellules beta Somatostatine Cellules delta – CCK : cholécystokinine Dégradation par le foie

Interactions au niveau du pancréas Mécanismes paracrines Cellules b amyline insuline (-) (-) (+) Cellules a (+) glucagon somastostatine (-) Cellules d

3- La somatostatine : hormone hyperglycémiante La somatostatine : petit peptide de 14 aa Action inhibitrice sur la sécrétion d’hormones hypohysaires, pancréatique et du système gastro-intestinal Au niveau pancréatique, la somatostatine sécrétée par les cellules D empêche la sécrétion d'insuline, de glucagon et du polypeptide pancréatique par des mécanismes encore mal compris. Action de type paracrine

4- Le polypeptide pancréatique Le polypeptide pancréatique est le produit d'un type distinct de cellules, dites PP. Ces cellules sont plus abondantes dans la tête du pancréas La sécrétion du polypeptide pancréatique est augmentée après les repas mais ne semble pas étroitement reliée au métabolisme des glucides. Contrôle de certaines fonctions du système gastro-intestinal, telles la sécrétion exocrine du pancréas et la vidange de la vésicule biliaire.

dépôts amyloïdes détruisant l'architecture normale des îlots 5- l’Amyline ou IAPP Polypeptide de 37 acides aminés. Synthétisé par les cellules B du pancréas, et sécrété avec l'insuline. dépôts amyloïdes détruisant l'architecture normale des îlots hyperglycémie favorise la formation de l'IAPP dans les cellules B Rôle physiologique normal mal compris

Exploration biologique du diabète Stratégie Qu’en attendre Les pièges techniques

Dépistage La glycémie est classiquement déterminée par une méthode enzymatique utilisant l 'hexokinase ou la glucokinase. Reste le seul examen permettant un dépistage de masse mais en tenant compte de certains facteurs. Une glycémie à jeun supérieure à 1,26g/l (7mmol/l) doit toujours être contrôlée. Variations intra-individuelles jusqu'à 14% et des variations analytiques pouvant être de 4%, Une valeur théorique de 1,26g/l peut être mesurée à 1,03g/1 (sujet non diabétique) mais également à 1,49g/1. Pour le dépistage de masse, les valeurs de glycémie obtenues à 120 minutes (GtI20) peuvent être retenues seules ou avec celles de la glycémie à jeun.

Le piège : la glycolyse ex vivo Tube sec à température ambiante : baisse de la glycémie de 15% en 2 heures par la glycolyse anaérobie Utiliser des tubes comportant du fluorure de sodium pour bloquer les enzymes de la glycolyse

Diagnostic chez les sujets à risque à glycémie normale Pour les sujets asymptomatiques, les critères de diagnostic reposent sur une épreuve d'hyperglycémie par voie orale (HGPO) strictement standardisée 75 g de glucose ou 1,75g/kg pour l ’enfant, avec un maximum 75g

Le diabète gestationnel : cas particulier Apparaissant au cours de la grossesse N'exclut pas que soit apparu avant la grossesse Refaire les tests six semaines ou plus après l'accouchement Diagnostic important car s'accompagne d'une augmentation de la morbidité périnatale Dépistage : hyperglycémie par voie orale avec 50 g de glucose , si la glycémie est > 1,4g/l à la première heure, faire un test sur 3 heures avec 100g de glucose.

Valeurs seuils du dépistage du diabète gestationnel avec 100 g de glucose (test de O'Sullivan) T0 : 1,05 g/l T60 : 1,90 g/l T120 : 1,65 g/l T 180 : 1,45 g/l L’épreuve de O’Sullivan n’est qu’un dépistage et doit Être complétée par une HGPO si positive

Corps cétoniques Importants pour la classification du diabète de l ’enfant. La recrudescence du diabète de type 2 chez les jeunes obèses ou présentant un surpoids rend nécessaire la détection d'une cétonurie plus caractéristique du diabète de type 1. Rester prudent sur l'interprétation de la cétonurie chez l'enfant. En effet la présence de cétonurie a été retrouvée chez les adolescents présentant un diabète de type 2 dans une proportion de 25 à 30% . Est un critère d ’insulino requérence chez l ’adulte

Marqueurs de la glycation

La glycation protéique: définition, historique La glycation, réaction initialement décrite par L.C.Maillard en 1912, est une réaction chimique survenant in vitro et in vivo entre la fonction aldéhyde d'un ose et une fonction amine libre et accessible d'une protéine Première étape de la réaction : formation d'une base de Schiff instable qui soit se redissocie en amine et en ose, soit subit une translocation de la double liaison (réarrangement d'Amadori) pour aboutir à une cétoamine stable. L'intensité de la glycation est fonction de la protéine (concentration et demi-vie), de la nature et de la concentration de l'ose réactionnel et du temps de contact entre l'ose et la protéine.

Les différentes hémoglobines

Méthodes de dosage de l ’HbA1c La présence de glucose fixé sur l' extrémité N terminale de la chaine 13 modifie la charge électrique de la molécule : chromatographie d'échange cationique ou par électrophorèse. Le glucose (sous sa forme cyclique) fixé sur la protéine (dans sa forme cétoamine) est caractérisé par un groupement cis-diol qui présent une affinité pour le boronate : chromatographie d'affinité.

Méthodes de dosage de l’HbA1c Le peptide 13 glyqué N terminale est utilisé comme antigène pour la fabrication d'anticorps monoclonaux ou polyclonaux qui sont ensuite utilisés dans les méthodes de dosage immunochimiques. Ces différents principes ne dosent pas le même composé chimique: hémoglobine Al ou A1c pour le premier, hémoglobine glyquée totale incluant la détermination de tous les sites de glycation de l'hémoglobine pour le deuxième et chaîne 13 glyquée pour le troisième. Problèmes de standardisation du dosage selon la méthode

Méthodes de dosage de l ’HbA1c

HBA1c et dépistage Chez des sujets classés diabétiques d'après les nouveaux critères 60 % des sujets ont une HbAlc inférieure à 6% 35,8% ont une HbAlc comprise entre 6 et 7%, seulement 3,4% ont une HbAlc supérieure à 7% Glycation importante seulement si glycémie supérieure à 1,40 g/l Intérêt si normale avec anticorps anti GAD positifs : diabète fulminent

HBA1C et suivi des diabétiques(1) Relation négative entre HBA1c et fréquence des complications (UKPDS, DCTT) Au terme de ces 2 études des valeurs décisionnelles et des valeurs cibles de traitement optimum ont été proposées. Le but est d'obtenir des chiffres d'HbAlc aussi proches que possibles des chiffres normaux en évitant les hypoglycémies.

HbA1c et suivi des diabétiques (2) Dans le diabète de type I, l'objectif thérapeutique optimal est représenté par des HbAlc comprises entre 7 et 7,5 %. Dans le diabète de type 2, les données de l'UKPDS permettent de fiXer la valeur optimale d'HbAlc au seuil de 6,5 %. Ces valeurs bien établies ne sont valables que pour des techniques dont les valeurs usuelles sont de 4 à 6 % (définies lors de l'étude du DCCT) et dont les critères analytiques sont tels qu'une variation de 0,2 % soit significative.

HbA1c overweight patients cohort, median values

Fructosamines Détermination des protéines glyquées sériques, mesurées par une méthode colorimétrique non spécifique. Le manque d'intérêt clinique pour ce marqueur tient d'une part à sa demi-vie courte -les fructosamines reflètent les moyennes glycémiques des 2 à 3 semaines précédent le dosage et d'autre part à l'absence d'études

Intérêts des fructosamines Son intérêt reste néanmoins important dans au moins 2 situations : chez les femmes diabétiques au cours de la grossesse pour lesquelles le clinicien a besoin d'un marqueur à cinétique rapide. chez les sujets présentant un variant d'hémoglobine et pour qui il est d'une part difficile d'interpréter l'HbAlc en fonction de la méthode utilisée pour le dosage

Points de repère Une variation de 1 point d'HbAlc correspond à une variation des moyennes glycémiques de 0,3 g/l (1,6mmol/l) et à 37 mmol/l de fructosamines

Marqueurs de l ’atteinte pancréatique

Maturation de l’insuline L'insuline est synthétisée sous forme d'un précurseur, la préproinsuline (11 5000 Da) qui est très rapidement convertie en proinsuline (86 acides aminés, 9600 Da) puis transportée dans l'appareil de Golgi. Constituée d'une seule chaîne divisée en trois régions appelées A, B, C et comprenant trois ponts di-sulfures, la proinsuline est clivée par deux endopeptidases aux jonctions AC et BC Une carboxypeptidase élimine ensuite les deux paires d'acides aminés situés aux deux points de clivage générant enfin le C-peptide et l'insuline

Métabolisme de l ’insuline La sécrétion d'insuline dans le compartiment vasculaire s'accompagne donc de la libération de faibles quantités de proinsulines et d'une quantité équimolaire de C peptide Le foie capte environ 50% de l'insuline plasmatique à chaque passage le C-peptide et les pro insulines sont principalement éliminés par le rein. La demi-vie de l'insuline est d'environ 4 min, celle du C peptide 20 à 30 min

Insuline et C peptide L'insuline est constituée de 51 acides aminés, 5808 Da, composée d'une chaîne A (21 acides aminés) et d'une chaîne B (30 acides aminés) reliées par deux ponts disulfures, le C-peptide correspond aux 31 acides aminés (3020 Da) reliant les régions A et B de la proinsuline en position 33-63. L'hémolyse, en libérant une enzyme dégradant l'insuline, rend impossible son dosage alors que le C-peptide n'est pas affecté par ce phénomène

Insuline et dépistage : hyperglycémie provoquée par voie IV L 'HGPIV est une épreuve désormais standardisée Après un jeûne de 10 à 16 heures, 0,5 g de glucose (maximum 35 g) par kg de poids avec une solution glucosée à 25% pendant 3 minutes (+15 s). Des prélèvements de sang sont réalisés avant toute injection afin de mesurer la glycémie et l'insuline de base puis à + 1, +3, +5, + 10 mn, le temps 0 correspondant à la fin de l'injection du glucose. Le pic précoce insulinique (PPI) est mesuré en additionnant l'insulinémie à t+ 1 mn et t+3 mn. Une diminution du PPI est associée à un risque augmenté de développer un diabète de type 1 (26,27).

Proinsuline Son augmentation précède l'apparition du diabète et est donc considérée comme un marqueur de risque de développer un diabète de type 2 Le lien entre proinsuline et MCV est maintenant bien établi Mesurée principalement en recherche

Insuline à visée diagnostic(1) La seule indication du dosage de l'insuline est la recherche d'hyperinsulinisme ou d'insulinome à l'origine d'hypoglycémies Le C-peptide peut être est dosé en parallèle pour éliminer une hyperinsulinémie due à une injection. Le contraste entre une concentration élevée d'insuline et effondrée en C peptide associée à une hypoglycémie indique une administration d'insuline voire une interférence analytique (autoanticorps)

Insuline à visée diagnostic(2) Certaines formes de diabète s'accompagnent d'une insulinorésistance majeure. Ces diabètes sont liés à des anomalies du récepteur dont l'activité est diminuée (insulinorésistance de type A) allant jusqu'à une absence complète de récepteur (lépréchaunisme), ou d'origine inconnue mais probablement post-récepteur (diabètelipodystrophique) . Les concentrations circulantes d'insuline sont multipliées par plus de 3, avec des valeurs à jeun variant de 30 à 300 mUl et atteignant 900 mUl/l sous charge en glucose et même au delà

Marqueurs de complications

Importance des complications - cardiovasculaires x 20 - rénales x 25 - cécité x 20 Pas de diminution significative de ces complications Augmentation constante de l’incidence du diabète

Microalbuminurie Chez le diabétique de type 1 elle révèle une néphropathie débutante Chez le diabétique de type 2 elle est le marqueur d'une mortalité cardio-vasculaire accrue.

Albuminurie : méthodes de dosage Sur le plan méthodologique la détermination de l'albumine urinaire ne pose aucune difficulté Utiliser une technique dont la sensibilité est de l'ordre du mg/l. Toutes les techniques (immunonéphélémétrie, turbidimétrie ou radio-immunologie) sont comparables. Les résultats sont exprimés dans la mesure du possible en débit (µg/min ou mg/24h), le rapport albumine (mg/l) sur créatinine (mmol/l) étant utilisable pour un dépistage

Interprétation Rapport albumine/créatinine est inférieur à 1, il n'y a pas de microalbuminurie lorsqu'il est supérieur à 3 il existe une microalbuminurie lorsqu'il est compris entre 1 et 3 un recueil sur un temps précis est nécessaire pour calculer le débit d'excrétion de l'albumine et confirmer la présence ou non d'une microalbuminurie

Valeur pronostique Dans le diabète de type 2 une microalbuminurie prédit une mortalité prématurée liée à l'athérome: accident vasculaire cérébral, infarctus du myocarde, insuffisance cardiaque A déterminer une fois par an dans le type 1 ou 2