Chapitre 5/Le contrôle des flux de glucose

Photo d’un îlot de Langerhans prise par un élève de Terminale du lycée Bartholdi

Le glucose nécessaire au fonctionnement de nos organes, nous ne l’absorbons qu’au moment des repas alors que nos cellules, elles, ne s’arrêtent pas de fonctionner entre deux repas…

Comment notre corps fait-il pour fournir en permanence du glucose à nos organes et pas uniquement lorsque l’on mange?

1-La digestion assure un apport irrégulier de glucose:

De la digestion de nos aliments comme le pain, les pâtes, le riz, les fruits et les légumes se fait dans notre tube digestif. Tous ces aliments possèdent des polymères de glucose que nos enzymes digestives s’emploient à réduire en leur plus simple expression afin que les monomères (ou nutriments) puissent traverser la paroi de notre tube digestif. C’est le cas du glucose.

2-Le foie, un organe stockant puis libérant du glucose:

Le glucose fera une petite halte par le foie où il sera stocké sous forme de glycogène lors des repas.

Entre les repas, il pourra être être libéré dans la circulation sanguine comme le montre l’expérience du foie lavé de Claude Bernard. Les cellules, en général et les musculaires en particulier, pourront se servir dans la circulation sanguine selon les besoins. Ce stockage porte le nom de glycogénogenèse ; l’inverse, la libération de glucose en cas de besoin s’appelle la glycogénolyse.

Le glucose apporté par l’alimentation de manière discontinu mais le sang, lui, possède toujours la même valeur en glucose : 1g/l. C’est ce que l’on appelle la glycémie.

Comment le foie sait-il qu’il doit stocker ou déstocker du glucose ?

Deux hypothèses peuvent être émises :

soit le foie est directement sensible à la teneur en glucose du sang et y réagit ;
soit le foie répond à un message lui demandant de stocker ou de déstocker du glucose.

3-Le pancréas à la manœuvre

Des expériences historiques (Minkowski) de pancréatectomie -ablation du pancréas- sur le chien entraine polydipsie, polyurie et hyperglycémie, puis la mort de l’individu après quelques jours. Cela met en évidence le fait que le pancréas est le chef d’orchestre de la fonction glycémique.

4-Un système d’hormones aux effets antagonistes

En effet, il est doué d’une fonction endocrine, c’est-à-dire de production d’hormones. Les hormones sont des molécules porteuses d’une information libérées dans le sang. C’est l’autre système de communication de notre corps avec la communication nerveuse qui, elle est beaucoup plus rapide. Une coupe transversale du pancréas montre la présence des îlots découverts par Mr Langerhans. Ils représentent environ 2% de la surface de ce dernier. Le reste forme un tissu producteur d’enzymes digestives. Autrement dit, le pancréas à deux fonctions : l’une d’elle permet la digestion qui rappelons-le consiste à réduire les aliments en nutriments ; l’autre s’occupe de la régulation de la glycémie. En microscopie optique, on distingue au sein des îlots des cellules appelées alpha et des cellules appelées bêta qui sécrètent respectivement le glucagon et l’insuline.

La première fait augmenter la glycémie, c’est donc une hormone hyperglycémiante. La seconde fait l’inverse, c’est une hormone hypoglycémiante, qui est la seule hormone ayant cette fonction dans l’organisme. Dit autrement, la régulation repose simplement sur une balance entre deux messages opposés.

Qui décide quelle hormone doit être libérée selon la glycémie du moment ?

Les cellules alpha et bêta elles-mêmes. En effet, ce sont elles qui évaluent la glycémie et qui y réagissent en conséquence. Ces hormones libérées dans le sang agissent ensuite sur les effecteurs de la glycémie que sont le tissu adipeux, les muscles et le foie.

Ainsi, après un repas, le taux de glucose dans le sang (glycémie) augmente et dépasse sa valeur consigne de 1g/L. Cela entraîne la sécrétion d’insuline par les cellules bêta. Les cellules cibles de l’insuline dans le foie, et les muscles captent l’insuline et réalisent alors la glycogénogenèse.

En cas de jeûne, le pancréas capte une diminution de la glycémie, les cellules alpha vont alors sécréter le glucagon, qui va induire augmentation de la glycémie grâce au foie qui fait la glycogénolyse. La glycogénolyse hépatique entraine une augmentation du glucose dans le sang et tissus périphériques. Ainsi, un autre organe que le foie est impliqué dans la régulation de la glycémie, il s’agit du pancréas.

5-Une boucle de régulation :

L’homéostasie glycémique est donc maintenue par une boucle de régulation réalisée par différents acteurs : le capteur de la glycémie qu’est le pancréas et les effecteurs que sont le foie, les muscles, et le tissu adipeux. Un dysfonctionnement de la régulation de la glycémie peut entrainer des diabètes : exemple, la « malbouffe » et la présence de sucre en trop grande quantité dans le sang, et trop souvent, entraine le dérèglement de ce système. Les récepteurs à insuline du foie ne sont plus à même de réagir en présence d’insuline : il en résulte une hyperglycémie chronique. Il s’agit du diabète de type 2 (insulinorésistant). Le diabète de type I concerne souvent de jeunes enfants, il s’agit d’une maladie auto-immune dans laquelle les cellules immunitaires -les lymphocytes T- de l’individu détruisent les cellules bêta du pancréas, qui ne sécrètent alors plus d’insuline : on parle alors de diabète insulino-dépendant.

Conclusion:

Ainsi notre corps est parfaitement adapté aux périodes de pénurie alimentaire dont font face bon nombre d’habitants africains ; dans les pays riches, l’abondance alimentaire est une bonne chose pour les populations mais l’alimentation étant associée au plaisir, il est très difficile de résister à la tentation de manger plus qu’il ne le faudrait d’où les problématiques d’obésité ou son pendant inverse, l’anorexie.

Sources : Biologie de Campbell, chapitre 41 « La régulation chimique chez les animaux ».

Travail à faire :

A partir du schéma ci-dessous, retrouvez les organes pouvant être impliqués dans la gestion du glucose.