Chapitre 5: Le contrôle des flux de glucose

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?

Autrement dit, comment se fait-il que la glycémie, valeur du taux de glucose dans notre sang, soit toujours constante alors que les entrées de glucose dans notre corps ne se font que 3 fois par jour?

Notions fondamentales : Hormones hyper et hypoglycémiantes, système de régulation, organisation fonctionnelle du pancréas endocrine, récepteurs à insuline et à glucagon, diabète insulinodépendant ou non insulinodépendant.

Un coureur de marathon a besoin d’un apport régulier en sucres tout au long de l’effort. S’il arrête de s’approvisionner, ses réserves en sucres seront vites épuisées et cela pourra entraîner une hypoglycémie, et il ne sera plus à même de poursuivre sa course. Or, dans la vie courante, nous ne mangeons pas à longueur de journée. Nos apports sont discontinus alors que nos besoins sont continus.

Comment notre corps fait-il pour assurer un approvisionnement constant, régulier, jour et nuit alors que nous n’apportons à notre corps des aliments que trois fois par jour ?

Les muscles ont besoin de glucose et de dioxygène qu’ils puisent dans le sang. 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. Autrement dit, on peut se demander comment le sang est toujours approvisionner en glucose malgré des apports discontinu en nutriments issus de la digestion d’aliments. Forcément, cela induit à l’idée que le glucose soit stocké quelque part. Cet endroit doit aussi forcément se trouver entre l’appareil digestif et la circulation sanguine. Un organe répond à ces deux impératifs : le foie. Peut-on montrer que le foie est capable de stocker ou de déstocker du glucose ? L’expérience du foie lavé réalisée par le français Claude Bernard en 1850 l’a montré. En effet, un foie lavé de son sang qui ne contient plus de sucre, et en contient à nouveau quelques minutes plus tard si on le laisse tremper dans un verre d’eau, celle-ci devient très vite sucrée. Le foie ne contient pas de glucose à proprement parler mais un polymère de glucose : le glycogène. C’est une substance insoluble dans l’eau qui peut être transformé en glucose par hydrolyse des liaisons entre glucose : c’est le glycogène. Le glycogène stocké par le foie mais aussi par les cellules musculaires. Autrement dit, nous devons voir le foie comme un supermarché à glucose ; quand le corps a besoin de glucose, quelque chose fait que le glucose stocké sous forme de glycogène va pouvoir être déstocké par à la demande. Ce stockage porte le nom de glycogénogénèse ; l’inverse, la libération de glucose en cas de besoin s’appelle la glycogénolyse. Comment le foie est-il informé 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. 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. 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 glycogénogénèse. 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. Cela entraîne dans le foie la glycogénolyse. La glycogénolyse dans le foie 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. 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 (insulino-résistant). 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.

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.