Karamö, le prof virtuelLeçon 26 sur 49
La régulation de la glycémie
Je sais expliquer comment le pancréas et le foie maintiennent la glycémie autour de 1 g/L grâce à l'insuline et au glucagon, et ce qui se passe dans le diabète.
- 1 h 30
- 5 exercices corrigés
- 2 schémas
- QCM de 5 questions
À la fin de la leçon, tu sauras :
- Définir la glycémie, connaître sa valeur normale et expliquer le rôle du foie comme organe de stockage et de libération du glucose
- Interpréter les expériences qui démontrent le rôle endocrine du pancréas
- Expliquer l'action de l'insuline (hypoglycémiante) et du glucagon (hyperglycémiant) dans une boucle de régulation
- Distinguer diabète de type 1 et de type 2 et connaître les principes de leur prise en charge
Avant de commencer : L'équilibre hydrominéral (milieu intérieur, homéostasie, hormones, rétrocontrôle, seuil rénal du glucose) ; la digestion et l'absorption des glucides.
1Je découvre
Hawa accompagne sa grand-mère au centre de santé de Labé. Depuis quelques mois, la vieille dame a très soif, urine souvent, est fatiguée et a maigri sans raison. Le médecin pique le bout de son doigt, dépose une goutte de sang sur une bandelette glissée dans un petit appareil : « 2,4 g/L. C'est beaucoup trop. Votre grand-mère a du diabète. »
Hawa, élève de Terminale SE, est étonnée : elle-même a mangé ce matin une grande assiette de riz sauce arachide et bu un thé bien sucré, et pourtant, quand l'infirmier la teste par curiosité deux heures plus tard, l'appareil affiche seulement 1,1 g/L. Et hier, pendant la journée de jeûne de son oncle Lansana, la glycémie de celui-ci est restée autour de 0,9 g/L, alors qu'il n'avait rien mangé depuis l'aube.
Comment l'organisme maintient-il la quantité de glucose du sang presque constante, que l'on mange beaucoup ou pas du tout, et que se passe-t-il chez une personne diabétique ?
2Je comprends
1. La glycémie, une constante biologique
La glycémie est la concentration de glucose dans le plasma sanguin. Chez une personne en bonne santé, à jeun, elle est d'environ 1 g/L (entre 0,7 et 1,1 g/L environ). Après un repas riche en glucides, elle monte un peu, mais revient à sa valeur normale en deux à trois heures.
Le glucose est le principal carburant des cellules, et le seul que le cerveau utilise en conditions normales. Un écart important est dangereux :
- hypoglycémie (glycémie trop basse, en dessous d'environ 0,6 g/L) : malaise, sueurs, tremblements, confusion, et dans les cas graves perte de connaissance (coma) ;
- hyperglycémie durable (glycémie trop haute) : au-dessus du seuil rénal (environ 1,8 g/L), le glucose passe dans l'urine (glycosurie) ; à long terme, les vaisseaux sanguins, les reins, les yeux et les nerfs s'abîment.
La glycémie est donc une variable réglée.
2. Le foie, organe de stockage du glucose
Le sang venant de l'intestin passe d'abord par le foie, par la veine porte hépatique. Le foie peut :
- stocker le glucose en excès sous forme de glycogène (grosse molécule formée de nombreux glucoses) : c'est la glycogénogenèse ;
- libérer du glucose en décomposant son glycogène : c'est la glycogénolyse ;
- fabriquer du glucose à partir d'autres molécules (acides aminés, glycérol, acide lactique) : c'est la néoglucogenèse, importante lors d'un jeûne prolongé.
Les muscles stockent aussi du glycogène, mais ils l'utilisent pour eux-mêmes et ne libèrent pas de glucose dans le sang. Le tissu adipeux transforme l'excès de glucose en graisses.
Exemple
L'expérience du foie lavé (Claude Bernard).
On prélève le foie d'un chien bien nourri et on fait passer un courant d'eau dans ses vaisseaux jusqu'à ce que l'eau qui sort ne contienne plus de glucose.
On laisse le foie quelques heures à température ambiante, puis on le lave de nouveau : l'eau qui sort contient de nouveau du glucose.
Interprétation : le foie contenait une réserve (le glycogène) qu'il a transformée en glucose, puis libérée.
Conclusion : le foie stocke le glucose sous forme de glycogène et peut le libérer ; il joue un rôle central dans la glycémie.
3. Le pancréas, glande endocrine
Le pancréas est une glande mixte :
- exocrine : ses acini fabriquent le suc pancréatique, déversé dans l'intestin par le canal pancréatique (digestion) ;
- endocrine : ses îlots de Langerhans, petits amas de cellules dispersés dans la glande, sécrètent des hormones directement dans le sang.
Les expériences qui l'ont démontré :
| Expérience (chez le chien) | Résultat | Conclusion |
|---|---|---|
| Ablation totale du pancréas | hyperglycémie, glycosurie, soif, amaigrissement, mort en quelques semaines | le pancréas est indispensable à la régulation de la glycémie |
| Ligature du canal pancréatique | troubles digestifs, mais glycémie normale | ce n'est pas le suc pancréatique qui règle la glycémie |
| Greffe d'un fragment de pancréas sous la peau d'un chien sans pancréas (sans relier de canal) | glycémie normale | le pancréas agit par voie sanguine : il sécrète une hormone |
| Injection d'extraits d'îlots de Langerhans à un chien sans pancréas | la glycémie redescend | les îlots produisent une hormone hypoglycémiante : l'insuline |
Les îlots contiennent deux types principaux de cellules :
- les cellules bêta (β), au centre des îlots, qui sécrètent l'insuline ;
- les cellules alpha (α), en périphérie, qui sécrètent le glucagon.
4. L'insuline, seule hormone hypoglycémiante
Quand la glycémie augmente (après un repas), les cellules β le détectent directement et sécrètent davantage d'insuline. L'insuline fait baisser la glycémie :
- elle favorise l'entrée du glucose dans de nombreuses cellules (muscles, tissu adipeux) ;
- elle stimule le stockage : glycogénogenèse dans le foie et les muscles, synthèse de graisses dans le tissu adipeux ;
- elle freine la glycogénolyse et la néoglucogenèse du foie.
L'insuline est la seule hormone hypoglycémiante de l'organisme.
5. Le glucagon et les autres hormones hyperglycémiantes
Quand la glycémie diminue (jeûne, effort), les cellules α sécrètent le glucagon, qui agit surtout sur le foie :
- il stimule la glycogénolyse : le glycogène est décomposé, le glucose est libéré dans le sang ;
- il stimule la néoglucogenèse.
La glycémie remonte. D'autres hormones sont aussi hyperglycémiantes : l'adrénaline (médullosurrénale), libérée lors d'un stress ou d'un effort brutal, et le cortisol (corticosurrénale).
- Cellules bêta des îlots de Langerhans
- Sécrétée quand la glycémie monte
- Hormone hypoglycémiante
- Entrée et stockage du glucose (glycogène, graisses)
- Cibles : foie, muscles, tissu adipeux
- Cellules alpha des îlots de Langerhans
- Sécrétée quand la glycémie baisse
- Hormone hyperglycémiante
- Glycogénolyse et néoglucogenèse dans le foie
- Cible principale : foie
6. Une boucle de régulation
La régulation de la glycémie est un système réglé avec :
- une valeur de consigne : environ 1 g/L ;
- des capteurs : les cellules α et β des îlots, sensibles à la glycémie ;
- un centre qui compare et commande : les mêmes cellules des îlots ;
- des messagers : l'insuline et le glucagon ;
- des effecteurs : le foie, les muscles, le tissu adipeux.
Le retour de la glycémie à la normale freine la sécrétion de l'hormone qui l'a provoqué : c'est un rétrocontrôle négatif.
- 1Repas riche en glucides : la glycémie dépasse 1 g/L (hyperglycémie).
- 2Les cellules bêta détectent la hausse et sécrètent de l'insuline.
- 3Le foie, les muscles et le tissu adipeux absorbent et stockent le glucose.
- 4La glycémie revient vers 1 g/L ; la sécrétion d'insuline diminue.
- 5Jeûne ou effort : la glycémie descend sous 1 g/L ; les cellules alpha sécrètent du glucagon.
- 6Le foie libère du glucose (glycogénolyse) : la glycémie remonte vers 1 g/L.
Exemple
Lecture d'un test d'hyperglycémie provoquée.
On fait boire à jeun 75 g de glucose et on mesure la glycémie toutes les 30 minutes.
Sujet A : 0,9 g/L au départ, 1,4 g/L à 30 min, 1,2 g/L à 60 min, 1,0 g/L à 120 min.
Sujet B : 1,4 g/L au départ, 2,3 g/L à 60 min, 2,2 g/L à 120 min.
Sujet A : pic modéré puis retour à la normale en 2 h : régulation efficace.
Sujet B : glycémie élevée dès le départ et qui ne redescend pas : régulation défaillante, le sujet est probablement diabétique (à confirmer par le médecin).
7. Le diabète sucré
Le diabète sucré est une hyperglycémie chronique due à un défaut de l'insuline. Signes fréquents : soif intense, urines abondantes (le glucose dans l'urine entraîne de l'eau), fatigue, amaigrissement. On parle de diabète quand la glycémie à jeun est égale ou supérieure à 1,26 g/L à deux reprises.
| Diabète de type 1 | Diabète de type 2 | |
|---|---|---|
| Cause | destruction des cellules β par le système immunitaire : plus d'insuline | les cellules répondent mal à l'insuline (insulinorésistance), puis la sécrétion s'épuise |
| Âge habituel | enfants, adolescents, jeunes adultes | adultes, surtout après 40 ans |
| Facteurs favorisants | prédisposition génétique | surpoids, sédentarité, alimentation trop sucrée et trop grasse, hérédité |
| Traitement | injections d'insuline à vie | activité physique, alimentation équilibrée, médicaments, parfois insuline |
L'insuline est une protéine : prise par la bouche, elle serait digérée. C'est pourquoi elle est injectée. Une personne diabétique traitée peut faire une hypoglycémie (dose trop forte, repas sauté, effort) : il faut alors lui donner rapidement du sucre.
La prévention du diabète de type 2 passe par une alimentation équilibrée (moins de boissons sucrées, plus de légumes et de céréales complètes comme le fonio), une activité physique régulière et le contrôle du poids.
Méthode
Pour analyser des courbes de glycémie et d'hormones :
- Je décris la courbe de glycémie : valeur de départ, maximum, temps de retour à la normale.
- Je décris en parallèle les courbes d'insuline et de glucagon : quand montent-elles, quand baissent-elles ?
- Je relie : l'insuline monte quand la glycémie monte, le glucagon monte quand elle baisse.
- J'explique chaque variation par l'action de l'hormone sur le foie, les muscles et le tissu adipeux.
- Je conclus en parlant de régulation par rétrocontrôle négatif, ou de dysfonctionnement (diabète).
3Je retiens
Je retiens
Glycémie normale à jeun : environ 1 g/L ; au-dessus du seuil rénal (environ 1,8 g/L) : glycosurie.
Foie : glycogénogenèse (stockage en glycogène), glycogénolyse (libération de glucose), néoglucogenèse.
Pancréas : glande mixte ; îlots de Langerhans = partie endocrine.
Cellules bêta : insuline, seule hormone hypoglycémiante (entrée et stockage du glucose).
Cellules alpha : glucagon, hyperglycémiant (glycogénolyse hépatique) ; aussi adrénaline et cortisol.
Régulation par rétrocontrôle négatif : capteurs et centre = îlots ; effecteurs = foie, muscles, tissu adipeux.
Diabète (glycémie à jeun égale ou supérieure à 1,26 g/L) : type 1 = plus d'insuline (injections) ; type 2 = insulinorésistance (hygiène de vie, médicaments).
4Erreurs fréquentes
- Confondre glycogène (réserve de glucose dans le foie et les muscles) et glucagon (hormone qui fait libérer ce glucose).
- Dire que le pancréas agit par le suc pancréatique pour régler la glycémie : il agit par ses hormones, versées dans le sang.
- Croire que les muscles libèrent du glucose dans le sang : leur glycogène sert à leur propre travail ; seul le foie libère du glucose.
- Penser que tout diabète se soigne par l'insuline seule : le type 2 se traite d'abord par l'activité physique, l'alimentation et des médicaments.
5Je m’exerce
1Exercice 1
(Questions de cours)
a) Définis la glycémie et donne sa valeur normale à jeun.
b) Pourquoi dit-on que le pancréas est une glande mixte ?
c) Définis glycogénogenèse et glycogénolyse.
Voir le corrigéCacher le corrigé
a) La glycémie est la concentration de glucose dans le plasma sanguin ; à jeun, elle est d'environ 1 g/L.
b) Parce qu'il est à la fois exocrine (il sécrète le suc pancréatique dans l'intestin) et endocrine (ses îlots de Langerhans sécrètent des hormones dans le sang).
c) Glycogénogenèse : fabrication de glycogène à partir de glucose (stockage). Glycogénolyse : décomposition du glycogène en glucose (libération).
2Exercice 2
Recopie et complète le tableau.
| Hormone | Cellules productrices | Effet sur la glycémie | Principal organe cible |
|---|---|---|---|
| Insuline | ? | ? | ? |
| Glucagon | ? | ? | ? |
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| Hormone | Cellules productrices | Effet sur la glycémie | Principal organe cible |
|---|---|---|---|
| Insuline | cellules β des îlots de Langerhans | hypoglycémiante (la fait baisser) | foie, muscles, tissu adipeux |
| Glucagon | cellules α des îlots de Langerhans | hyperglycémiante (la fait monter) | foie |
3Exercice 3
On mesure la glycémie de Fanta à différents moments : 7 h (à jeun) 0,9 g/L ; 8 h (après le petit-déjeuner) 1,35 g/L ; 10 h 1,0 g/L ; 16 h (après un match de basket, sans avoir mangé depuis midi) 0,8 g/L ; 17 h 0,95 g/L.
a) Calcule l'augmentation de la glycémie entre 7 h et 8 h.
b) Quelle hormone explique le retour à 1,0 g/L à 10 h ? Explique son action.
c) Quelle hormone explique la remontée entre 16 h et 17 h sans repas ? Explique son action.
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a) 1,35 - 0,9 = 0,45 g/L.
b) L'insuline. La hausse de la glycémie stimule les cellules β, qui sécrètent de l'insuline ; celle-ci favorise l'entrée du glucose dans les cellules et son stockage sous forme de glycogène (foie, muscles) et de graisses : la glycémie redescend vers 1 g/L.
c) Le glucagon. L'effort a consommé du glucose et fait baisser la glycémie ; les cellules α sécrètent du glucagon, qui stimule la glycogénolyse dans le foie : le glucose libéré fait remonter la glycémie (l'adrénaline de l'effort y contribue aussi).
4Exercice 4
On réalise les expériences suivantes chez le chien : ablation du pancréas ; ligature du canal pancréatique ; greffe d'un fragment de pancréas sous la peau d'un chien sans pancréas. Donne le résultat attendu de chacune et la conclusion qu'on en tire.
Voir le corrigéCacher le corrigé
- Ablation du pancréas : hyperglycémie, glycosurie, mort en quelques semaines. Conclusion : le pancréas est indispensable à la régulation de la glycémie.
- Ligature du canal pancréatique : troubles de la digestion mais glycémie normale. Conclusion : la régulation ne passe pas par le suc pancréatique.
- Greffe sous la peau : glycémie normale. Conclusion : le pancréas agit par voie sanguine, grâce à une hormone ; il est endocrine.
5Exercice 5
(Type BAC) On fait boire 75 g de glucose à jeun à deux personnes, Mamadou et Kadiatou, et on mesure leur glycémie et leur insulinémie (concentration d'insuline dans le sang).
| Temps (min) | 0 | 30 | 60 | 120 | 180 |
|---|---|---|---|---|---|
| Glycémie de Mamadou (g/L) | 0,9 | 1,4 | 1,2 | 0,95 | 0,9 |
| Insuline de Mamadou (unités arbitraires) | 10 | 60 | 45 | 20 | 10 |
| Glycémie de Kadiatou (g/L) | 1,5 | 2,2 | 2,6 | 2,4 | 2,1 |
| Insuline de Kadiatou (unités arbitraires) | 2 | 3 | 3 | 2 | 2 |
a) Décris et explique l'évolution de la glycémie et de l'insulinémie chez Mamadou.
b) Compare avec Kadiatou. Quelle maladie peut-on soupçonner ? De quel type ? Justifie.
c) Pourquoi Kadiatou risque-t-elle d'avoir du glucose dans ses urines ?
d) Quel traitement lui sera probablement prescrit, et pourquoi ne peut-il pas être pris par la bouche ?
Voir le corrigéCacher le corrigé
a) Chez Mamadou, la glycémie monte de 0,9 à 1,4 g/L à 30 min (absorption du glucose), puis redescend à 0,9 g/L en 180 min. L'insulinémie monte en même temps (de 10 à 60), puis diminue. La hausse de la glycémie a stimulé la sécrétion d'insuline, qui a fait entrer et stocker le glucose ; la glycémie redevenue normale, la sécrétion d'insuline a diminué : régulation normale par rétrocontrôle négatif.
b) Kadiatou a une glycémie élevée dès le départ (1,5 g/L à jeun, supérieure à 1,26 g/L), qui monte jusqu'à 2,6 g/L et ne redescend presque pas. Son insulinémie reste très basse et ne réagit pas au glucose. On soupçonne un diabète de type 1 : ses cellules β ne produisent presque plus d'insuline (dans le type 2, l'insuline serait présente, souvent même élevée).
c) Sa glycémie dépasse le seuil rénal (environ 1,8 g/L) : le rein ne peut plus réabsorber tout le glucose filtré, qui passe dans l'urine (glycosurie).
d) Des injections d'insuline. L'insuline est une protéine : prise par la bouche, elle serait digérée par les enzymes du tube digestif et n'agirait pas.
Cherche d’abord seul, sur ton cahier, puis ouvre le corrigé pour comparer.
6Je vérifie
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