III. La glycémie est régulée par des hormones pancréatiques
A) Mise en évidence du rôle du pancréas dans la régulation de la glycémie
A la fin du XIXème siècle, une expérience d'ablation du pancréas chez un animal à jeun a montré que sans pancréas la glycémie augmente notablement.
L'ablation du pancréas entraîne une augmentation de la glycémie
Au début du XXème siècle, Banting et Best injectent des extraits de pancréas à un chien auquel ils avaient préalablement retiré le pancréas. Cela a fait notablement baisser la glycémie du chien.
Ces expériences montrent que, malgré le fait que le pancréas ne stocke ni ne libère de glucose dans le sang, il joue un rôle essentiel dans la régulation de la glycémie. Le mécanisme de régulation implique des messages chimiques régis par le pancréas.
B) Le pancréas est un organe endocrine
L'observation au microscope du pancréas montre la coexistence de deux ensembles de cellules dans celui-ci :
- les cellules des acini qui constituent l'essentiel de la masse du pancréas. Elles sécrètent du suc digestif déversé par des canaux collecteurs dans l’intestin ; c’est la fonction exocrine du pancréas.
- le reste (1 à 5%) est constitué de minuscules amas cellulaires dispersé entre les acini : les îlots de Langerhans. Ces îlots sont dépourvus de canaux mais irrigués par des capillaires sanguins. Ce sont ces îlots de Langerhans qui sécrètent les hormones régulant la glycémie : c’est la fonction endocrine du pancréas.
Cellules du pancréas
Une observation plus poussée des îlots de Langerhans révèle que ceux-ci contiennent 2 types de cellules :
- les cellules α à la périphérie,
- les cellules β au centre.
Le pancréas sécrète deux hormones : l’insuline et le glucagon.
L'insuline est fabriquée par les cellules β et le glucagon est fabriqué par les cellules α. Les îlots de Langerhans étant richement vascularisés, ces cellules libèrent directement les hormones dans le sang.
Le pancréas a donc une double fonction : la sécrétion d'enzymes digestives et la fabrication d'hormones libérées dans le sang permettant la régulation de la glycémie.
C) L’insuline est une hormone hypoglycémiante
Cette hormone a été découverte en 1922 ; les cellules β, qui sont en centre des îlots de Langerhans, sont des capteurs de glycémie, c'est-à-dire elles sont directement sensible à la glycémie.
Les cellules β sécrètent l’insuline, qui est un polypeptide de 51 acides aminés : plus la glycémie augmente, plus la libération d’insuline augmente.
L’insuline sanguine n’agit que sur des cellules possédant des récepteurs protéiques spécifiques dans leur membrane plasmique : ce sont des cellules cibles. L’insuline ne pénètre pas dans ces cellules.
L’insuline agit sur des très nombreuses cellules cibles :
- cellules hépatiques,
- cellules musculaires,
- cellules des tissus adipeux (les adipocytes),
- plus d’autres organes, sauf les cellules du système nerveux.
L’insuline a plusieurs rôles :
- favoriser la pénétration du glucose dans le foie,
- favoriser son utilisation dans la respiration cellulaire dans les muscles,
- stimule la glycogénogenèse et inhibe la glycogénolyse (=> stockage du glucose sous forme de glycogène accru dans le foie),
- stimule la lipogenèse à partir du glucose et inhibe l'hydrolyse des graisses.
De façon générale, l'insuline favorise donc le stockage du glucose et favorise son utilisation => elle fait donc baisser le taux de glucose dans le sang. L'insuline fait donc baisser la glycémie : c'est une hormone hypoglycémiante. C'est la seule hormone hypoglycémiante que l’organisme possède.
D) Le glucagon est une hormone hyperglycémiante
Les cellules α, situées à la périphérie des îlots de Langerhanss sont aussi des capteurs de la glycémie.
Les cellules α sécrètent du glucagon (polypeptides de 29 acides aminés). Plus la glycémie baisse, plus la libération de glucagon augmente.
Le glucagon se fixe également sur des récepteurs spécifiques sur les membranes des ces cellules cibles, qui sont uniquement des cellules hépatiques.
Le glucagon fait augmenter la glycémie => c'est une hormone hyperglycémiante.
Le glucagon agit en stimulant la glycogénolyse => augmentation de la libération du glucose dans le sang.
Remarque : Le corps possède d’autres hormones hyperglycémiantes comme l’adrénaline, le cortisol…
E) Insuline et glucagon sont des hormones antagonistes
Lorsque la glycémie est aux alentours de 1 g.L-1, les sécrétions d’insuline et de glucagon sont basses : c’est ce qu’on appelle des sécrétions basales.
Si la glycémie augmente, le taux d’insuline augmente, le taux de glucagon diminue, le rapport insuline/glucagon devient très important, et du glucose est mis en réserve.
Si la glycémie diminue, c’est l’inverse.
Le message n’est pas l’hormone (c’est le messager) mais la concentration de l'hormone dans le sang : le message hormonal est donc codé en amplitude.
Les hormones sont transportées dans le sang et n'agissent que sur certaines cellules de l'organisme, ce sont les cellules cibles. Ces cellules disposent de récepteurs aux hormones, situés sur leur membrane plasmique. Dans le foie par exemple, la liaison entre l'hormone et son récepteur active les enzymes qui vont catalyser la synthèse (insuline) ou la dégradation (glucagon) du glycogène, entraînant ainsi le stockage ou la libération du glucose.
Une hormone est donc une molécule secrétée à faible concentration dans le milieu intérieur par une glande endocrine, déversée dans le sang et qui se fixe sur des récepteurs spécifiques de ses cellules cibles dont elle modifie l’activité selon sa concentration.
IV. La glycémie : un système autorégulé
L'homéostasie est la capacité que peut avoir un système à conserver son équilibre de fonctionnement en dépit de contraintes extérieures.
Ici, le milieu intérieur (sang + lymphe) doit garder sa glycémie constante (à environ 1 g.L-1) en dépit des périodes de repas impliquant un apport rapide et massif de glucose et des périodes de jeûne durant lesquels il n'y a plus d'apport extérieur de glucose alors que l'organisme en consomme. C'est la valeur de consigne.
La glycémie est autorégulée : c’est sa propre variation qui déclenche les mécanismes la ramenant à sa valeur de référence. Cette régulation peut être modélisée par un schéma :
- le système réglé : la glycémie, à 1 g.L-1.
- un système réglant, qui se met en fonctionnement après toute variation du système réglé. Ce système inclut des capteurs de glycémie (îlots de Langerhans => cellules α et β), des organes effecteurs qui obéissent aux messages hormonaux de l'insuline et du glucagon qui vont ramener la glycémie à sa valeur de référence.
Schéma récapitulatif : la glycémie, un système autorégulé
Conclusion
Chez une personne en bonne santé, la glycémie est toujours comprise entre 0.8 et 1.2 g.L-1 dans le plasma sanguin. C'est l'homéostasie glycémique.
Le foie est capable de synthétiser du glycogène à partir du glucose. Le glycogène est une grosse molécule permettant de stocker le glucose.
La glycémie est un système autorégulé :
- une augmentation de la glycémie est détectée par des capteurs des cellules β situées dans les ilots de Langerhans dans le pancréas et entraîne la sécrétion de l'insuline par ces cellules β. L'insuline est transportée dans le sang et agit sur les organes effecteurs (foie, muscles, tissus adipeux) pour augmenter le stockage du glucose, et en inhiber la libération.
- une diminution de la glycémie est détectée par des capteurs des cellules α situées dans les ilots de Langerhans dans le pancréas et entraîne la sécrétion du glucagon par ces cellules α. Le glucagon est transporté dans le sang et agit sur les organes effecteurs (foie, muscles, tissus adipeux) pour augmenter la libération du glucose, et en inhiber le stockage.
Ces mécanismes permettent de maintenir la glycémie à une valeur comprise entre 0.8 et 1.2 g.L-1. |
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