cours svt-inter 1° bac-ex-chap 3 glycémie.pdf

sur 24

CHAPITRE III : COMMUNICATION HORMONALE ; EXEMPLE : RGULATION

DE LA GLYCMIE

Les repas rpondent aux besoins de lorganisme en substances nutritives ; notamment les glucides.

Lactivit sportive necessite la consomation dune quantit importante de glucides.

Malgr la variation en intensit des activits de l'organisme, et malgr

la prise alimentaire discontinue ; la glycmie pour une personne

normale varie dans des limites trs troites.

Quels sont les organes qui interviennent pour maintenir la

constance de la glycmie ? Comment ces organes communiquent-ils pour rpondre aux besoins

de l'organisme, suite la variation de ses activits. Comment les cellules cibles ragissent elles au message hormonal ? Quelles sont les caractristiques gnrales d'un systme de

rgulation ?

sur 24

UNITE 1 : LA GLYCEMIE, UNE CONSTANTE PHYSIOLe glucose est un nutriment d'une importance capitale. Il passe avec les autres nutriments de

vers le sang, au cours de l'absorption intestinale. Le glucose est

cellule. Ainsi il est consomm par toutes les cellules de l'organisme. Par

cerveau ne peuvent pas sen passer. Il doit donc tre prsent dans le

Comment varie la concentration du glucose dans le sang Quelle est la signification de cette variation

.A- DES VALEURS NORMALES

La glycmie est mesure habituellement dans un chantillon de sang prlev chez un sujet jeun. Le mdecin considre que cette glycmie est normale comprise entre 0,65 et 1,10 glucose par litre de plasma. La glycmie jeun a t ainsi mesuresystmatique chez 114 individuLhistogramme ci-contre prsente les rsultats de cette tude. Document 1 : Une fourchette de

Certaines personnes doivent contrler

rgulirement leur glycmie, car elle est

systmatiquement suprieure la

normale. Une telle hyperglycmie montre

que ces personnes souffrent de diabte

Des appareils de mesure permettent de

contrler rapidement leur glycmie

plusieurs fois par jour. La valeur affiche

sur l'cran est exprime en mg par dL.

Pour obtenir la valeur en g.L-1, il suffit

donc de diviser par 100 le nombre affich.

Doc 2 : Une glycmie leve : signe majeur du diabte

UNE CONSTANTE PHYSIOLOGIQUE.

Le glucose est un nutriment d'une importance capitale. Il passe avec les autres nutriments de

vers le sang, au cours de l'absorption intestinale. Le glucose est une source principale

cellule. Ainsi il est consomm par toutes les cellules de l'organisme. Par exemple, les cellules du

cerveau ne peuvent pas sen passer. Il doit donc tre prsent dans le sang en permanence.

ation du glucose dans le sang ; c'est--dire la glycmieQuelle est la signification de cette variation ?

ES VALEURS NORMALES ET DES VALEUR PATHOLOGIQUE DE LA GLYCEMI

est mesure habituellement dans un chantillon de sang prlev chez

. Le mdecin considre que si elle est gramme de

La glycmie a t ainsi mesure de faon

systmatique chez 114 individus. contre prsente les

de valeurs pour la glycmie normale

Certaines personnes doivent contrler

, car elle est

systmatiquement suprieure la

montre

diabte.

Des appareils de mesure permettent de

contrler rapidement leur glycmie

plusieurs fois par jour. La valeur affiche

est exprime en mg par dL.

, il suffit

donc de diviser par 100 le nombre affich.

C'est la fin du premier sicle de l're chrtienne quArte de Cappadoce donne de diabte (du grec diabtsmaladie caractrise par une mission d'urine telque leau semble traverser le corps du malade sans s'arrter . Il dcrit cette affection comme une trange maladie au cours de laquelle la chair et les os s'vacuent par l'urine. Des troubles voqdiabte sont dj signalesgyptiens datant de plus de 1500 ans avant JA cette poque, les mdecins Hindla maladie tait incurable et rapidement mortel chez le jeune ; alors qu'elle tait d'volution pluchez l'adulte obse.

Vers la fin du XIXe sicleprsence de sucre dans l'urine etaux sanguin de glucose excessifpancras dclenche un diabte sucr

En 1920 deux chercheurs canadiens Best, isolent une substance extraite du pancrasl'insuline qui est utilise en clinique l'anne suivante pour soigner le diabte

diabte Doc 3 : Le diabte existe depuis que

Le glucose est un nutriment d'une importance capitale. Il passe avec les autres nutriments de l'intestin

une source principale d'nergie pour la

exemple, les cellules du

sang en permanence.

dire la glycmie ?

OGIQUE DE LA GLYCEMIE.

la fin du premier sicle de l're quArte de Cappadoce donne le nom

s : qui traverse) une maladie caractrise par une mission d'urine telle

semble traverser le corps du malade l dcrit cette affection comme une

trange maladie au cours de laquelle la chair et les Des troubles voquant le

signales sur des papyrus gyptiens datant de plus de 1500 ans avant J.C.

les mdecins Hindous avait not que curable et rapidement mortel chez

alors qu'elle tait d'volution plus lente

sicle, on dcouvre que la prsence de sucre dans l'urine est associe un

sanguin de glucose excessif. Et que l'ablation du un diabte sucr.

chercheurs canadiens Banting et une substance extraite du pancras ;

qui est utilise en clinique humaine ds l'anne suivante pour soigner le diabte.

que lhomme existe

sur 24

.B- LA MISE EN EVIDENCE DUNE REGULATION DE LA

Doc 4 : Variation de la glycmie

Doc 5 : Variation de la glycmie chez un

tat de jene prolong

Doc 6 : Variation de la glycmie suite

de glucose par un homme normal.

UNE REGULATION DE LA GLYCEMIE CHEZ LE SUJ

glycmie chez une personne pendant 24 heures

ACTIVITES :

.1- Quelle est la valeur moyenne de

la glycmie jeun

personne considr

diabtique. Justifiez votre rponse

partir de l'histogramme

.2- Proposez

diabte (Doc 2

.3- Rsumez en quelques phrases

l'histoire de la dcouverte du diabte

(Doc 3)

.4- Analysez et interprtez

rsultats reprsents sur les

documents 4 ; 5 et

un sujet maintenu en

labsorption de 75 g

GLYCEMIE CHEZ LE SUJET NORMAL

heures

est la valeur moyenne de

la glycmie jeun, pour une

considre comme non

Justifiez votre rponse

de l'histogramme du Doc 1

une dfinition du

2).

en quelques phrases

l'histoire de la dcouverte du diabte

Analysez et interprtez les

rsultats reprsents sur les

5 et 6.

sur 24

UNITE 2 : LE FOIE, ORGANE DE STOCKAGE DU GLUCOSE. Tout au long de la journe, notre organisme est sous l'influence de facteurs qui ont tendance faire varier la glycmie. En effet, les repas sont consomms durant des priodes spares. D'autre part, la consommation du glucose par les cellules, varie suite la variation des activits de l'organisme. Malgr l'influence de ces facteurs, les mcanismes de rgulation maintiennent la glycmie dans les limites des valeurs normales.

Comment le foie intervient-il dans le maintien de la constance de la glycmie?

A Les expriences historiques du XXe sicle.

Un chien ayant subi l'ablation du foie ne survit que quelques

heures. Parmi les troubles qui prcdent la mort, on note que

l'animal tombe dans le coma : c'est la consquence d'une

souffrance des cellules nerveuses crbrales qui ne sont plus

alimentes suffisamment en glucose, car la glycmie

s&effondre (hypoglycmie). Si on pratique alors une

perfusion de glucose, l'animal sort du coma en quelques

minutes, et retrouve un pouls et une respiration normaux.

Ce rtablissement n&est que temporaire, et la survie ne peut

tre ainsi prolonge que de 18 24 heures : le foie assure en

effet d'autres fonctions vitales.

Doc 1 : Exprience d'ablation du foie chez le chien :

En 1855, Claude Bernard ralise une exprience demeure clbre ; il dcrit cette exprience dite du foie lav en ces termes : J'ai choisi un chien adulte, vigoureux et bien portant qui depuis plusieurs jours tait nourri de viande ; je le sacrifiai 7h aprs un repas copieux de tripes. Aussitt, le foie fut enlev, et cet organe fut soumis un lavage continu par la veine porte 9 9 Je laissai ce foie soumis ce lavage continu pendant 40 min ; j'avais constat au dbut de l'exprience que l'eau colore en rouge qui jaillissait par les veines hpatiques tait sucre ; je constatai en fin d'exprience que l&eau, parfaitement incolore qui sortait, ne renfermait plus aucune trace de sucre 9 .. J'abandonnai dans un vase ce foie temprature ambiante et, revenu 24 heures aprs, je constatai que cet organe que j'avais laiss la veille compltement vide de sucre s&en trouvait pourvu trs abondamment .

Claude Bernard Conclut ainsi: Cette exprience prouve que dans un foie frais l'tat physiologique, c'est--dire en fonction, il y a deux substances : - Le sucre, trs soluble dans l'eau, emport par lavage ; - Une autre matire, assez peu soluble dans l'eau ; c'est cette dernire substance qui, dans le foie abandonn lui-mme, se change peu peu en sucre . Claude Bernard appelle cette substance la matire glycogne .

Glycmie en g.L-1

Veine porte hpatique

Veine sus-hpatique

Apres une priode de jene de qq heures.

0.8 0.95 1.05

Apres un repas 2.5 ou plus 1 1.2

Doc2 : Lexprience historique du foie lav Doc 3 : Des dosages du glucose lentre et la . . sortie du foie

sur 24

B Des expriences raliser en travaux pratiques (TP). Protocole exprimental :

.1- Prlever 20 30 g de foie frais et laver soigneusement sous le robinet, pour liminer le sang de l'chantillon. .2- Dcouper le foie en ds de 1 2 cm de ct. .3- Placer ces fragments dans un bcher empli d'eau distille et, aprs lgre agitation du mlange, tromper une bandelette de dtection du glucose (test a). .4- Verser les morceaux de foie dans une passoire et les relaver sous l'eau du robinet pendant environ 5 min. On les remuant de temps en temps. .5- Replacer les morceaux de foie dans un nouveau bcher empli d'eau distille, et raliser un nouveau test de dtection du glucose (test b). .6- Abandonner l'ensemble la temprature du laboratoire pendant une demi-heure. Refaire un dernier test (test c).

Rsultats :

Document 4 : Une mise en vidence simple de la libration de glucose par le foie.

Activit :

.1- Quel rle du foie sur la glycmie est montr par l'exprience d'ablation du foie ?

(Doc1).

.2- Montrer que l'exprience de Claude Bernard apporte des prcisions importantes

concernant ce rle du foie.

.3- Analyser et interprter les donnes exprimentales des documents 3 et 4 ; et

dduisez le rle du foie dans la glycmie.

sur 24

UNITE 3 : LA MISE EN RESERVE DU GLUCOSE DANS LORGANISME. Les expriences de Claude Bernard ont permis de mettre en vidence le rle du foie dans le maintien de la glycmie. Cet organe stocke le glucose lorsque la glycmie tend s'lever ; et le restitue au sang lorsqu'elle tend sabaisser.

Le foie est-il le seul organe capable de stocker l'excdent de glucose ?

Sous quelle forme chimique le glucose est-il stock dans le foie ?

Comment peut-on lucider la ncessit d'un mcanisme de rgulation de la glycmie ?

(b) :.1- Mitochondries .2- Triglycrides .3- Glycogne (point noirs dans le cytoplasme)

Doc 1 :

Observation

microscopique de

coupes de foie.

.a- Au microscope optique avec coloration spcifique du glycogne (rouge).

.b- Au microscope lectronique.

Doc 2 : Devenir du glucose ingr au bout de 5 heures en pourcentage de la quantit de glucose absorbe.

Doc 3 Le glycogne est une macromolcule

glucidique ; c'est un polymre de glucose de

formule chimique (C6H10O5)n. Sa molcule est

constitue de plusieurs milliers de molcules

de glucose unies pour former une chane

ramifie. Par hydrolyse le glycogne redonne

du glucose libre.

sur 24

Document 4 :

Coupe transversale de muscle avec coloration du glycogne en rouge.

a b

Doc 5 : .a- Coupe du tissu adipeux : Tissu adipeux est le nom scientifique donn la graisse. Ce tissu est form d'adipocytes ; c'est--dire de cellules bourres de triglycrides (b). Chez l'animal l'injection de glucose radioactif et suivi d'un stockage de lipides radioactifs dans le tissu adipeux ; d'un stockage de glycogne radioactif dans le foie et les muscles.

Activits : .1- partir du Doc 1, prcisez la nature des rserves cytoplasmiques que l'on trouve dans les cellules hpatiques. .2- partir du Doc 2, classer les organes en fonction du niveau de stockage du glucose et du niveau de son utilisation. Que remarqueriez-vous propos de l'encphale ? .3- Donner l'quation chimique qui reprsente la fois la synthse et lhydrolyse du glycogne. .4- Que peut-on dduire de l'observation microscopique du Doc 4 ? .5- Justifiez la fonction de ladipocyte partir de son aspect (Doc 5). .6- Quelles sont les deux principales formes de stockage du glucose dans l'organisme ? Et quels sont les organes en question ? .7- Justifier partir des donnes du Doc 6, la ncessit d'une rgulation de la glycmie.

Glucose circulant dans l'organisme : Environ 20 g, soit un gramme

par litre dans les 20 L de plasma (sang, lymphe circulante, et

intercellulaire) que contient l'organisme.

Apports de glucose : Discontinus, suite la consommation de

glucides et l'absorption intestinale des produits de leur digestion

(surtout du glucose).

Consommation de glucose : Permanente (avec des variations selon

l&effort physique fourni) pour satisfaire les dpenses nergtiques de

l'organisme. En cas d'activit modre, ces dpenses reprsente en

moyenne 9000 KJ par 24 heures chez la femme ; et 12000 KJ chez

l'homme. Les scientifiques ont pu montrer que l'utilisation d'un

gramme de glucose par l'organisme libre 17 KJ.

Doc 6 : La gestion du glucose dans l'organisme

sur 24

UNITE 4 : LE ROLE FONDAMENTAL DU PANCREAS DANS LA REGULATION DE LA GLYCEMIE. Nous savons que la rgulation de la glycmie peut tre dfaillante : L'hyperglycmie chronique des diabtiques est l'anomalie la plus frquente. Les causes de ces troubles ont commenc tre comprises au XIXe sicle la suite des expriences ralises chez l'animal. Elles ont mis en vidence le rle cl du pancras dans cette rgulation.

Comment cette glande intervient elle pour contrler la glycmie ?

.A Des expriences anciennes lorigine de la dcouverte du rle du pancras. Au sicle dernier, des physiologistes ont ralis des expriences d'ablation du pancras chez le chien. Ils ont constat l'apparition de deux types de troubles :

- Des troubles digestifs dus l'absence du suc pancratique dont le rle dans la digestion des aliments est trs important.

- Une lvation rapide et importante de la glycmie.

En l'absence de traitement, la survie de l'animal opr n'excde pas quelques semaines.

Doc 1 : Exprience dablation du pancras chez le chien.

Exprience 1 : Greffe d'un pancras aprs ablation : Chez un chien pancratectomis depuis quelques heures,

on installe un pancras en le raccordant la circulation sanguine de la rgion du cou (l'artre pancratique

reoit le sang de l'artre carotide, et la veine pancratique se jette dans la veine jugulaire). Chez un chien

ainsi opr, des prlvements sanguins rpts permettent de suivre l'volution de la glycmie pendant toute la

dure de l'exprience.

Aprs quelques heures, le pancras est dbranch .

Informations 2 : Disparition du diabte pendant la gestation : Chez une chienne diabtique, les troubles du

diabte disparaissent pendant la gestation. En revanche, ces troubles rapparaissent aprs la mise bas (il faut

savoir que, si les cellules sanguines ne peuvent pas franchir le placenta, en revanche, de nombreuses molcules

qu&elles soient prsentes dans le sang maternel ou dans le sang ftal, peuvent le faire).

Exprience 3 : Injection d'extraits pancratiques : En 1921, deux chercheurs canadiens, Banting et Best,

constatent que des extraits pancratiques convenablement prpars et injects dans le sang d'un animal

diabtique, font rapidement chuter la glycmie.

La substance pancratique responsable de cet effet hypoglycmiant est nomme insuline.

Informations 4 : Dfinition de l'hormone : On appelle hormone toute substance qui, libre par certaines

cellules de l'organisme circule dans le sang et modifie l'activit d'autres cellules plus ou moins loignes qui lui

sont spcifiquement sensibles.

Doc 2 : Des expriences propos du pancras

sur 24

.B LE PANCREAS ; UNE GLANDE MIXTE.

Le pancras est reli au

tube digestif par le

canal pancratique, qui

dverse le suc

pancratique dans une

rgion de l'intestin

grle appele

duodnum. Le

pancras est donc une

glande digestive.

Au microscope, le tissu

pancratique apparat

constitu de deux

structures entremles :

- Les cellules les plus

abondantes (a) sont

regroupes en

nombreuses petites

sphres ou acinus,

pourvue chacune d'un

petit canal qui se jette

dans le canal pancratique.

- D'autres cellules cent fois moins abondantes que les prcdentes forment des

amas, les lots de Langerhans (b), qui sont bien irrigus par le sang mais

totalement dpourvu de canaux excrteurs. Les cellules des lots de Langerhans

secrtent deux hormones dans le sang. Le pancras est donc une glande

endocrine.

Doc 3 : La double fonction du pancras.

sur 24

Exprience 1 : Diabte alloxanique.

En 1943, Dunn et ses collaborateurs

ont montr que lalloxane (produit

driv de l'ure) inject un lapin,

provoque un diabte svre.

L'observation microscopique du

pancras des animaux traits

lalloxane rvle quune petite partie

seulement du pancras est dtruite :

ce sont les cellules constituant les

lots de Langerhans qui sont

ncroses, les autres cellules du

pancras restent intactes.

Les troubles du diabte alloxanique

sont comparables ceux constats

la suite d'une pancratectomie une

diffrence importante prs : Il n'y a

pas de troubles digestifs, alors qu'ils

apparaissent lors d'une pancratectomie totale.

Exprience 2 : Ligature du canal pancratique.

La pose d'une ligature obturant le canal pancratique, interrompt la scrtion du suc

pancratique dans le duodnum. Des troubles digestifs svres se manifestent alors.

On observe par ailleurs une dgnrescence des cellules constituant les acini

pancratiques. En revanche, aucun signe de diabte n'apparait et les lots sont intacts.

Doc 4 : Dautres expriences propos du pancras

Activits :

.1- Analysez et interprtez les donnes exprimentales des documents

1 et 2 ; et tirez une conclusion.

.2- Pourquoi on dit que le pancras est une glande mixte ? (Doc3)

.3- Prcisez la double fonction du pancras lucide par les donnes

exprimentales du Doc 4.

sur 24

UNITE 5 : UNE DOUBLE ACTION DU PANCREAS SUR LA GLYCEMIE

Le pancras libre dans le sang deux hormones effets antagonistes, l'insuline et le

glucagon.

Comment peut-on lucider les deux fonctions partir de donnes exprimentales.

Quelles rgion du pancras secrte chacune des deux hormones.

Pourquoi ces hormones n'agissent elles que sur certaines cellules de l'organisme.

.A Deux hormones antagonistes.

La molcule du glucagon est une molcule

relativement simple. C&est un polypeptide de

29 acides amins (une seule chane).

La molcule d'insuline et un polypeptide de 51 amins. En fait, c'est une association de deux chanes polypeptidiques. Les deux chanes sont lies par des liaisons dites ponts disulfure (dans ces lisons interviennent 2 atomes de soufre). Doc 1 : Insuline et glucagon : Deux hormones de nature polypeptidique.

La technique de coloration dite

d'immunofluorescence, consiste localiser une

molcule donne dans un tissu en plaant ce

dernier en prsence de molcules d'anticorps

capable de se lier spcifiquement cette molcule.

Pour pouvoir localiser ces anticorps dans le tissu,

on leur attache un pigment fluorescent qui

s'illumine lorsqu'il est correctement clair. Ici on

a utilis deux sortes d'anticorps : des anticorps anti-insuline lis un pigment vert, et des

anticorps anti-glucagon lis un pigment rouge.

Doc 2 : Deux types de cellules hormonales (scrtrices) dans les lots de Langerhans

sur 24

Doc 3 : Des tudes exprimentales prcisent le rle de linsuline et du glucagon.

Activits :

.1- Comment pourriez-vous expliquer la diffrence entre la fonction de l'insuline, et celle du glucagon ? (Doc 1).

.2- Proposer un schma lgend rsumant les informations fournies par la technique d'immunofluorescence (Doc 2).

.3- partir de l'analyse des graphiques du Doc 3 ; indiquez quelle est l'action de l'insuline d'une part, du glucagon d'autre part, sur la glycmie. Montrez le lien entre les modifications enregistres au niveau hpatique, et les effets sur la glycmie.

.4- Quelle hypothse pouvez-vous faire pour expliquer la relative insensibilit des souris obses l'insuline ? Quelle semble tre alors la premire tape de l'action de l'insuline sur une cellule cible ? O sont situs les rcepteurs l'insuline et les rcepteurs glucagon des cellules hpatiques ? tant donn leffet de l'insuline sur la glycmie ; quelle raction des cellules hpatiques prvoyez-vous lorsqu'elles fixent cette hormone ? Et lorsqu'elles fixent du glucagon ? (Doc4).

.5- En vous aidant des informations du dessin, montrez que l'action exerce par une cellule hormonale sur une cellule cible est le rsultat final de nombreuses tapes successives (Doc5).

sur 24

.B Cellules cibles et message hormonal.

tude quantitative

On connat des souris mutantes qui

prsentent les caractristiques suivantes :

obsit ; hyperglycmie chronique et

relative insensibilit l'injection

d'insuline (qui n&abaisse que peut leur

glycmie). On prlve des cellules

hpatiques de souris normales et de souris

obse , puis on purifie les membranes

plasmiques de ces cellules. On met alors

ces membranes en prsence d&insuline et

on mesure, dans chaque cas la quantit

d'insuline susceptible de se lier une

mme quantit de membrane.

Observation par autoradiographie

La photographie est une autoradiographie

de cellule hpatique mise en prsence de

glucagon marqu par un isotope

radioactif. Un rsultat comparable serait

obtenu avec de l'insuline radioactive. Les

points noirs reprs par des flches

localisent l'hormone marque, c'est--dire

indiquent quel endroit elle est fixe par

la cellule hpatique.

Doc 4 : La fixation de lhormone sur une cellule cible.

Doc 5 : La raction dune cellule cible au message hormonale est dautant plus

grande que la quantit dhormone dtecte par cette cellule est importante.

sur 24

UNITE 6 : LA REGULATION DE LA GLYCEMIE : Un systme autorgul. Nous venons de voir que deux hormones pancratiques ont des effets opposs sur la glycmie.

L'insuline hypoglycmiante, et le glucagon hyperglycmiant. La stabilit de la glycmie dpend donc

d'un quilibre hormonal bien contrl, ce qui suppose que les cellules hormonales adaptent leur

activit aux variations de la glycmie.

Comment les cellules scrtrices d'hormones sont-elles informes des variations de la glycmie ? Comment les cellules cible , notamment les cellules hpatiques, rpondent-elles au message

hormonal ? .A Sensibilit et rponse des cellules pancratiques ltat de la glycmie.

Doc 1 : Variation des taux sanguins du glucose et des deux hormones pancratiques suite

un repas riche en glucides

L'exprience est ralise sur

un pancras isol de chien.

La circulation sanguine a t

remplace par la perfusion

d'un liquide physiologique

permettant la survie des

cellules pancratiques. On

modifie volont la

concentration en glucose de

ce liquide de perfusion.

Doc2 : Libration d'insuline et de glucagon par un pancras isol en fonction de la

concentration en glucose du liquide de perfusion.

sur 24

Doc 3 : Variations de la libration d'insuline et de glucagon par des lots de Langerhans isols en fonction de la concentration en glucose du liquide dans lequel ils sont plongs. Photo : lot de Langerhans de rat vu au microscope lectronique balayage

.B Sensibilit et rponse des cellules cibles au message hormonal.

Doc 4 : Action du glucagon sur les cellules hpatiques.

: Variations de la libration d'insuline et de glucagon par des lots de Langerhans isols en fonction de la concentration en glucose du liquide dans lequel ils sont plongs.

lot de Langerhans de rat vu au microscope lectronique balayage

Sensibilit et rponse des cellules cibles au message hormonal.

: Action du glucagon sur les cellules hpatiques.

: Variations de la libration d'insuline et de glucagon par des lots de Langerhans isols en fonction de la concentration en glucose du liquide dans lequel ils sont plongs.

lot de Langerhans de rat vu au microscope lectronique balayage.

Sensibilit et rponse des cellules cibles au message hormonal.

sur 24

Activits :

.1- Montrer que les ractions du pancras sont adaptes la

variation de la glycmie provoque par la prise d'aliments. Ce

document permet-il de localiser le dtecteur dcart par

rapport une glycmie normale ? (Doc1)

.2- En quoi ces expriences permettent-elles de prciser la nature

du glucostat , c'est--dire des cellules dtectant les carts par

rapport la glycmie de rfrence ? (Doc 2 et 3)

.3-

Dcrivez la cascade des vnements dclenche par la fixation

du glucagon sur les cellules hpatiques, cellules cible .

Proposer un mcanisme similaire concernant laction de

l'insuline.

Comparer les cellules hpatiques avec les cellules musculaires

vis--vis du stockage du glucose sous forme de glycogne.

(Doc 4).

.4- Prsenter l'aide d'un schma bilan le mcanisme de la

rgulation de la glycmie.

sur 24

UNITE 7 : LES CARACTERISTIQUES GENERALES DUN SYSTEME DE REGULATION.

Le systme de rgulation de la glycmie comporte un certain nombre d'lments

que lon retrouve dans tout systme autorgul.

Quels sont donc les lments de base qui constituent un systme de

rgulation ?

.A Les lments de base constituants un systme autorgul.

On dit qu'un systme est autorgul lorsque c'est le paramtre contrl qui,

en changeant de valeurs, modifie le fonctionnement du systme de rgulation.

Un systme de rgulation comporte donc un dtecteur d'cart ; un centre de

commande et un systme effecteur capable d'agir sur le paramtre contrl.

Le paramtre contrl est maintenu dans une troite fourchette. C'est une

constante rgule.

En agissant sur le paramtre contrl, le systme effecteur exerce ce que l'on

appelle un rtrocontrle (ou feedback) sur le dtecteur d'cart. Dans plusieurs

systmes de rgulation, le feedback est ngatif.

Doc 1 : La notion de systme autorgul

sur 24

.B Calquer le schma global dune autorgulation sur le cas de la

rgulation de la glycmie.

Doc 2 : Le cas de la rgulation de la glycmie

Activits :

.1- Indiquer la signification des termes suivants dans le cas de la rgulation de la glycmie :

Systme rgl = paramtre contrl

Systme rglant.

Valeur de rfrence = Valeur consigne.

Capteur d'information = dtecteur d'cart.

Message.

Effecteurs.

.2- Comment se manifeste le rtrocontrle ngatif dans le cas de la rgulation de la glycmie ?

.3- La glycmie peut prendre plusieurs valeurs au cours de la journe. Comment agissent

les cellules et les cellules une valeur donne de la glycmie ? (Prciser l'aspect quantitatif et l'aspect qualitatif).

.4- On dit que le message hormonal est cod en modulation de concentration. Que signifie

cette notion ?

sur 24

LA REGULATION DE LA GLYCEMIE.

Comme de nombreux autres paramtres sanguins, la concentration en glucose ou glycmie a une valeur constante : cette valeur est de l'ordre de 1 g de glucose par litre de plasma (1 g.L-1 soit 5,5 mmol.L-1).

Cette constance est en fait relative : chez un individu normal, la glycmie oscille tout au long de la journe autour de sa valeur moyenne. L'origine de ces fluctuations est simple :

- lorsque, aprs un repas, le glucose provenant de la digestion des aliments glucidiques pntre dans le sang, la glycmie s'lve et peut atteindre ou dpasser lgrement 1,2 g.L-1 ; - l'inverse, en priode de jene (mme de courte dure, la nuit par exemple), la glycmie s'abaisse, ce qui traduit une consommation permanente de glucose par les tissus de l'organisme. Elle peut sabaisser alors jusqu' 0,65 g.L-1.

L'amplitude modeste de ces variations est toutefois surprenante si l'on considre :

- la faible quantit de glucose disponible dans l'ensemble des liquides qui baignent les cellules (une vingtaine de grammes peu prs, car l'ensemble du sang et de la lymphe reprsente un volume d'une vingtaine de litres) ; - l'importance relative de la consommation moyenne de glucose par l'organisme (10 15 grammes par heure, et beaucoup plus en cas d'activit physique notable).

La valeur de 1 g.L-1 nest donc maintenue que grce l'intervention active de mcanismes physiologiques permettant le stockage et le dstockage du glucose.

.I- LA CONSTANCE DE LA GLYCEMIE, UN PROBLEME DE GESTION DES RESERVES.

.1- LE STOCKAGE DU GLUCOSE DANS LORGANISME.

Des expriences historiques (Claude-Bernard en 1855) ont rvl le rle fondamental du foie dans le contrle permanent du glucose entrant dans la circulation sanguine gnrale : en effet, cet organe reoit l'ensemble du sang qui irrigue la muqueuse intestinale. Si la glycmie l'entre du foie est suprieure la valeur normale (ce qui est le cas aprs un repas), le foie stocke le glucose excdentaire : la cellule hpatique absorbe ce glucose puis le polymrisent sous forme de glycogne. la sortie du foie, la glycmie est alors peu prs normale. Les possibilits de stockage hpatiques sont toutefois limites (une centaine de grammes de glycogne peu prs).

sur 24

Les muscles sont galement capables de stocker sous forme de glycogne du glucose prlevs dans le sang (ce stock peut reprsenter jusqu' 1 % de la masse musculaire).

Le tissu adipeux est capable de transformer le glucose en lipides, et peut donc lui aussi prlever du glucose sanguin et l'immobiliser sous forme de graisse.

Lensemble de ces mcanismes tend s'opposer une hausse excessive de la glycmie, suite un repas par exemple.

.2- LE FOIE, SEUL ORGANE CAPABLE DE LIBERER DU GLUCOSE DANS LE SANG.

Nous avons vu que la consommation de glucose par l'organisme est trs importante par rapport la quantit de glucose immdiatement disponible dans les liquides intercellulaires. En priode de jene, il y a donc ncessit d'un dstockage du glucose partir des rserves.

La rserve musculaire est une rserve prive rserve aux muscles eux mme, car les cellules musculaires ne peuvent pas librer dans le sang le glucose quelles y ont puis.

Le foie est le seul organe capable de restituer au sang du glucose en hydrolysant une partie de ses stocks de glycogne : ainsi, en priode de jene alors que la glycmie l'entre du foie est infrieure 1 g.L-1, elle est normale la sortie du foie.

Le stock de glycogne hpatique est toutefois limit et donc rapidement puis.

Le foie a cependant une proprit remarquable : il peut produire du glucose partir d'autres mtabolites comme les acides amins (provenant des protines), des acides gras (provenant des rserves de graisse), de l'acide lactique (provenant de l'activit musculaire).

Ainsi, en cas de jene prolong, la glycmie peut-tre maintenu trs longtemps une valeur proche de la normale.

.3- LA CONSTANCE GLYCEMIQUE ; UNE NECESSITE VITALE.

L'hypoglycmie, une urgence mdicale.

Si le glucose est un mtabolite nergtique banal pour toutes les cellules de l'organisme, il est particulirement indispensable aux cellules nerveuses qui ne peuvent pas en utiliser d'autres. Le cerveau est donc le premier organe souffrir d'une chute excessive de la glycmie : des convulsions puis un coma (qui peut tre mortel) traduisent cette souffrance.

sur 24

L'hyperglycmie chronique, un risque long terme.

Si une lgre hyperglycmie est normale aprs un repas, en revanche, le maintien de la glycmie des valeurs leves (tels quon l'observe chez les diabtiques), entrane une dgradation progressive de l'tat du systme cardiovasculaire (d'o des troubles varis, au niveau des reins, de la rtine, etc.) La prsence de glucose dans les urines est le signe que la glycmie a dpass une valeur de l'ordre de 1,8 g.L-1.

.II- LE ROLE DU PANCREAS DANS LA REGULATION DE LA GLYCEMIE.

L'origine des diabtes a commenc tre comprise au XIXe sicle la suite des expriences ralises chez l'animal. Elles ont montr notamment :

- que le pancras est indispensable pour empcher la glycmie de s'lever anormalement. - que cet effet est obtenu par la libration dans le sang dune hormone hypoglycmiante.

Depuis cette date, les connaissances se sont considrablement enrichies.

.1- LES ILOTS DE LANGERHANS, PARTIE ENDOCRINE DU PANCREAS.

Le pancras est une glande double :

- C'est une glande digestive qui dverse dans le duodnum des enzymes digestives secrtes par des cellules glandulaires groupes en acinus.

- C'est aussi une glande hormonale (ou endocrine) qui scrte dans le sang des hormones susceptibles de faire varier la glycmie.

Ces hormones sont produites par des cellules endocrines regroupes en petits lots dissmine entre les acini : les lots de Langerhans.

Lobservation prcise de ces lots rvle l'existence de deux populations cellulaires : les cellules la priphrie des lots et les cellules au centre. Ces cellules et sont des capteurs de la glycmie. En fonction des variations de ce paramtre, elles mettent des hormones, messagers chimiques qui tendent ramener la glycmie une valeur normale.

.2- DEUX HORMONES PANCREATIQUES ANTAGONISTES.

Les cellules sont spcialises dans la production d'insuline : c'est une petite protine forme de 51 acides amins. Sa libration dans le sang est stimule par une hausse de la glycmie. L'augmentation de la teneur sanguine de cette hormone dclenche normalement une baisse de la glycmie : On dit qu'elle est hypoglycmiante.

sur 24

Les cellules produisent une autre hormone, le glucagon : c'est un petit polypeptide de 29 acides amins. Sa scrtion est dclenche par une baisse de la glycmie.

l'inverse de l'insuline, cette hormone a un effet hyperglycmiant.

.3- LES CELLULES CIBLES DES HORMONES PANCREATIQUES.

Une hormone ne peut agir sur une cellule qu' la condition d'tre dtecte par cette dernire ; pour cela une cellule cible dune hormone doit possder des rcepteurs capables de se lier spcifiquement cette hormone. Par ailleurs, le message hormonal est cod par la concentration plasmatique de l'hormone : plus cette concentration est leve, plus leffet sur la cellule cible est important. L'insuline agit sur des cellules cibles varies. En effet l'exception de quelques types cellulaires (cellules nerveuses par exemple), la plupart des cellules de l'organisme possdent des rcepteurs l'insuline. Au niveau de ces cellules cibles, l'insuline favorise la pntration du glucose d'une part, sa consommation d'autre part (elle active donc les mcanismes de la respiration cellulaire). Par ailleurs, au niveau des organes de stockage, elle stimule la synthse de glycogne (par le foie ; les muscles) ou de graisse (par le tissu adipeux). Tous ces mcanismes font baisser la glycmie : une injection excessive d'insuline (pour corriger une hyperglycmie) peut ainsi dclencher un coma insulinique. Le glucagon agit essentiellement sur les cellules hpatiques. Au niveau de ces dernires, le glucagon se comporte comme une hormone antagoniste l'insuline. Il stimule l'hydrolyse du glycogne ainsi que la production de glucose partir de mtabolites varis. Le contrle de la glycmie suppose donc un quilibre satisfaisant entre les deux hormones pancratiques. .III- LA REGULATION DE LA GLYCEMIE, EXEMPLE DE MECANISME AUTOREGULE.

Dans l'organisme, outre la glycmie, de nombreux paramtres physiologiques (concentration des diffrents constituants du sang, pH, temprature, etc.) sont contrl en permanence : leurs valeurs respectives fluctuent faiblement autour d'une valeur de rfrence ou valeur de consigne. Une telle stabilit est obtenue grce l'intervention de mcanismes autorguls : la variation du paramtre contrl, ou systme rgl, dclenche automatiquement une raction du systme rglant telle que la variation est corrige.

Le systme rgl correspond ici la valeur de la glycmie qui doit tre stabilise au voisinage d'une valeur de consigne de 1 g.L-1 alors qu'elle est susceptible de varier la hausse (suite un repas) ou la baisse (en priode de jene).

sur 24

Le systme rglant comporte d'une part des capteurs enregistrant les carts de la glycmie par rapport 1 g.L-1 et d'autre part l'ensemble des organes et mcanismes qui sont amens ragir pour corriger ces carts.

- Les cellules et des lots de Langerhans sont directement sensibles aux variations de la glycmie et constitue donc le dtecteur dcart.

- Ces mmes cellules constituent galement le systme de commande de la rgulation en adaptant leur scrtion hormonale la situation : ainsi, suite un repas, la scrtion d'insuline est augmente, celle de glucagon freine ou supprime.

- Les organes effecteurs, sensibles aux hormones pancratiques ragissent aux messages hormonaux cods par les concentrations hormonales plasmatiques en stockant ou en librant du glucose selon le cas.

Les carts la valeur de consigne sont corrigs automatiquement. Une hyperglycmie dclenche une hausse de l'insulinmie (associe une baisse du taux de glucagon). Il s'ensuit une augmentation du prlvement de glucose sanguin par de nombreuses cellules, ce qui assure le retour de la glycmie la valeur de rfrence. l'inverse, en priode de jene, la baisse de l'insulinmie associe une hausse du taux de glucagon mobilise les rserves de glycogne hpatique et empche une hypoglycmie dangereuse.

Ainsi, tout cart est rapidement ramen la valeur de consigne : la glycmie est maintenue constante.

L'ESSENTIEL

Malgr des causes de variation importantes (prise alimentaire discontinu, consommation cellulaire de glucose pour la production d'nergie), le taux plasmatique de glucose ou glycmie oscille en permanence autour d'une valeur physiologique de 1g.L-1

Cette constance de la glycmie ncessite une mise en rserve du glucose dans l'organisme et une gestion de ces rserves :

- stockage sous forme de glycogne dans le foie et les muscles et sous forme de graisse dans le tissu adipeux en cas d'hyperglycmie ;

- libration de glucose dans le sang par le foie en cas d'hypoglycmie. La rgulation de la glycmie est un systme autorgul commande hormonale : cela signifie que

c'est le paramtre rgl (la glycmie) qui dclenche la mise en route du systme rglant (ici, un ensemble de cellules cibles sensibles des hormones pancratique).

Les cellules et du pancras endocrine sont des capteurs de la glycmie qui mettent des hormones, respectivement le glucagon et linsuline, d'une manire adapte la valeur de cette glycmie.

L'insuline stimule le stockage et la consommation du glucose dans les diffrentes cellules cibles : il a donc ainsi un effet hypoglycmiant. Le glucagon, en revanche, a un effet hyperglycmiant en stimulant la libration de glucose par le foie.

Une scrtion de ces hormones adapte en permanence la valeur de la glycmie assure donc le maintien de ce paramtre au voisinage de la valeur de consigne.

Cours SVT Inter 1bac sc. ex Communication / Chapitre : 3

Page 24 sur 24

cours svt-inter 1° bac-ex-chap 3 glycémie.pdf

Documents