Régulation de la glycémie et diabètes BNEI ELAZAR - 2015/2016

Rappels sur la digestion Dégradation d’aliments en nutriments Par voie mécanique Par voie thermique Par voie chimique Absorption des nutriments dans l’IG (villosités) et passage dans la circulation générale Transit des éléments non absorbables

Rappels sur le fonctionnement d’un système de régulation Valeur de consigne : mesurée - homéostat Système réglant : Système de commande Organes effecteurs Paramètre réglé

Comment transformer des ALIMENTS en NUTRIMENTS ? Enzymes et catalyse Comment transformer des ALIMENTS en NUTRIMENTS ? Molécules polymérisées : poids moléculaire trop important CATABOLISME naturel mais… LENT ! (hydrolyse) Accélération de la dégradation par des catalyseurs biologiques sécrétés par notre organisme : les enzymes Autrement appelées « sucs » /terminent par « -ase » saccharase, isomaltase, amylase, glucoamylase, protéases, lipases, polymérases, … BIOCATALYSEURS : concentrations initiales et finales identiques (facilitent une réaction mais ne réagissent pas)

Fonctions et structures d’enzymes Rencontre entre enzyme et SUBSTRAT se fait par COMPLEMENTARITE GEOMETRIQUE Au niveau du SITE ACTIF : site de reconnaissance SPECIFICITE DE SUBSTRAT Catalyse enzymatique permet la libération de PRODUITS Au niveau du SITE ACTIF : site de catalyse SPECIFICITE D’ACTION Enzyme + Substrat <=> complexe ES <=> Enzyme + Produit

Conditions de milieu et enzymes Structure de la protéine « enzyme » liée à sa structure primaire, secondaire, tertiaire et quaternaire liaisons peptidiques, covalentes, ioniques, hydrogène, disulfure… sensibles aux conditions de milieu pH, température et pression : structure de l’enzyme température : agitation du milieu, c’est à dire probabilité de rencontre enzyme - substrat présence d’inhibiteur spécifiques (molécules analogues)

La glycémie Glycémie : taux sanguin de glucose A jeûn : 0,8 à 1g /L de sang (glycémie normale 1g/L) Après un repas : hyperglycémie 1,2 g/L En cas d’hypoglycémie : rester au dessus de 0,5 g/L ou risque de perte de connaissance Dans la veine PORTE : glycémie fluctuante suite à la digestion Dans la veine CAVE : glycémie régulée, maintenue autour d’une valeur de consigne (HOMEOSTAT) Entre les deux : le FOIE - effecteur de la régulation de la glycémie (stockage / déstockage de glucose)

Le pancréas Rôle de glande exocrine Sécrétion des enzymes digestives pancréatiques : protéases, lipases, amylases Cellules exocrines, sécrétant dans le canal de Wirsung Réunies en Ascini (ascinus) Rôle de glande endocrine Sécrétion d’hormones : insuline et glucagon Cellules des Ilots de Langerhans : alpha et bêta Sécrétion dans les capillaires sanguins

Pancréas endocrine Hormone : messager protéique sécrété par une glande endocrine agissant sur une cellule cible à très faible concentration en se fixant sur des récepteurs spécifiques (complémentarité géométrique) pour en modifier l’activité Insuline : hormone hypoglycémiante sécrétée par les cellules bêta des îlots de Langerhans (pancréas) - internes Cellules cibles : hépatocytes, myocytes, adipocytes Glucagon : hormone hyperglycémiante sécrétée par les cellules alpha des îlots de Langerhans - externes Cellules cibles : hépatocytes, adipocytes

Les organes de stockage Hépatocytes Cellules du foie - sensibles à l’insuline et au glucagon Capables de stocker / déstocker du glucose sous forme de glycogène Glycogénogénèse Glycogénolyse Myocytes - sensibles à l’insuline Capables de stocker du glucose sous forme de glycogène Glycogénèse Adipocytes - sensibles à l’insuline et au glucagon Capables de stocker du glucose sous forme de glycérol puis triglycérides par association à des acides gras Capables de libérer du glycérol qui sera transformé en glucose par les hépatocytes (néoglucogénèse)

Effet hypoglycémiant : forte insulinémie Modification du métabolisme des hépatocytes / myocytes / adipocytes Glycogénogénèse

Effet hyperglycémiant : forte glucagonémie Modification du métabolisme des hépatocytes / adipocytes Glycogénolyse / Lipolyse Antagoniste insuline

Boucle de régulation Paramètre mesuré et régulé : LA GLYCEMIE Valeur de consigne : 1g /L Système de mesure : Îlots de Langerhans (cellules endocrines) Système réglant : Cellules alpha et/ou bêta Effecteurs : foie / muscles / adipocytes 1. Mesure de la glycémie par les cellules des îlots de Langerhans 2. Comparaison à la valeur de référence, appelée “VALEUR DE CONSIGNE” 3. Application d’une opération de correction : Si Vc > Vm alors : hypoglycémie, nécessité de LIBERER du glucose - libération de glucagon Si Vc < Vm alors : hyperglycémie, nécessité de STOCKER du glucose - libération d’INSULINE 4. Action (excrétion d’hormones) 5. Vérification de la correction de la mesure On appelle cela un HOMEOSTAT GLUCIDIQUE (état d’homéostasie)

Troubles de la régulation de la glycémie : les diabètes

Les diabètes Prévalence : 6 millons de nouveaux cas par an 190 millions de personnes, en constante hausse (370 millions en 2030 ?) Diagnostic : hyperglycémie chronique Glycémie à jeun > 1,26g /L Glycosurie (présence de glucose dans les urines) DID or DNID ? Insuline-Dépendant ou Non-Insuline-Dépendant… Des phénotypes bien différents… DID : maladie auto-immune DNID : maladie à fondamentaux environnementaux -90% des diabètes

DID Destruction totale des cellules bêta des Îlots de Langerhans par des LT - maladie auto-immune Origine inconnue, facteurs de risque environnementaux hypothétiques : virus, lait de vache pour les nourrissons, … Fortes prédispositions génétiques (gènes DR3 et DR4) Phénotype : individus jeunes, amaigrissement malgré une alimentation excessive, soif intense, polyurie, hyperglycémie très forte pouvant atteindre 4 g/L et entraîner coma et hospitalisation Non stockage de glucose, énergie fournie par la dégradation de lipides et protéines (corps cétoniques toxiques en résultant)

DNID Insuline-Résistance des cellules cibles due à une forte exposition à l’insuline de manière chronique : développement d’un nombre important de récepteurs à insuline diminution de la sensibilité à l’insuline Insuline-Déficience des cellules bêta : sécrétion en baisse due à un épuisement endocrin Forte corrélation avec le développement d’une obésité Prédispositions génétiques mises en évidence dans certaines populations / influences environnementales fortes (sédentarité / mal-nutrition) Cas des indiens Pima ou des populations polynésiennes Personnes de plus de 50 ans, en surpoids, sédentaires, intolérance progressive mais durable au glucose

Traitements Contrôle régulier de la glycémie : connaissance d’état et réponse pharmaceutique DID : administration quotidienne d’insuline (injections, pompes) - le patient joue le rôle du système réglant DNID : injections d’insuline, médicaments augmentant l’efficacité de l’insuline, limitation de l’absorption intestinale de glucose, diététique et sport

Perspectives Inconvénients des traitements diabétiques : A mettre en oeuvre toute la vie Le patient doit bien connaître et réguler ses paramètres physiologiques Pompes à insuline automatisées Greffes d’Îlots de Langerhans / suppression de la réaction LT Greffe de cellules souche permettant de remplacer les IG Lutte contre l’obésité et la sédentarité (DNID)

Fin de la seconde partie et au travail !