GLYCEMIE ET DIABETE

CHAPITRES 1, 2, 3

CHAPITRE 1

LA CATALYSE ENZYMATIQUE

TP1 – TP2

TRAJET DES ALIMENTS ET LEURS MODIFICATIONS DANS LE TUBE DIGESTIF

les organes digestifs et les enzymes digestives.

D’un point de vue chimique, cette transformation est une HYDROLYSE: réaction faisant intervenir des molécules d’eau pour briser les liaisons reliant les glucides simples entre eux.

Les enzymes, catalyseurs biologiques.

• In vitro, l’hydrolyse chimique de l’amidon peut se produire assez rapidement en milieu acide ( pH=1) et à une température de 100°C.

• In vivo, à 37°C et pH neutre, la réaction est beaucoup trop lente.

• Les enzymes vont permettre d’accélérer la réaction d’hydrolyse et la rendre possible dans les conditions biologiques.

– Au cours de la réaction , l’enzyme n’est pas consommée, elle

conserve toutes ses propriétés et est disponible ensuite pour d’autres réactions.

Ces deux propriétés définissent un CATALYSEUR:

• - il augmente la vitesse des réactions

• - il participe à une autre réaction tout en retrouvant son état initial en fin de réaction.

• Dans une réaction catalysée par une enzyme, les réactifs sur lesquels l’enzyme agit sont qualifiés de SUBSTRAT.

• Amidon + amylase salivaire amylase salivaire + sucres simples

• Substrat + catalyseur catalyseur + produits

Mise en évidence de la réaction.

Amylase + empois d’amidon + eau iodée

L’absorbance est unité de mesure arbitraire, elle est proportionnelle à la concentration en amidon.

Au fur et à mesure, la quantité d’amidon décroit. Un test à la liqueur de Fehling en fin de réaction mettrait en évidence la présence d’un nouveau produit : un sucre réducteur.

Température et action de l’enzyme.

Eau +

empois d’amidon

Amylase salivaire+

empois d’amidon

Amylase salivaire+

empois d’amidon

Amylase salivaire+

empois d’amidon

La température influe sur l’efficacité de l’enzyme. Température optimale: 37 C L’augmentation de T accroit l’agitation moléculaire donc accroit la rencontre E- S mais une T trop élevée peut également déstabiliser sa structure et réduire ainsi la vitesse enzymatique.

Enzyme et pH

Une enzyme est active dans une gamme de pH étroite, autour d’un optimum. Une augmentation des ions OH- ou H3O+ du milieu peut modifier la structure de l’enzyme et la déformer, la rendant inefficace.

Une enzyme: une fonction liée à leur structure

Enzyme +substrat= complexe enzyme-substrat= enzyme+

produit.

Les deux molécules sont complémentaires:

reconnaissance enzyme- substrat.

LE SITE ACTIF,UN ROLE CENTRAL

SUBTRAT

Acide aminés marrons : reconnaissance et

positionnement du substrat

Ac am verts guidage des molécule d’eau dans le site actif

Ac am rouges: réactions d’hydrolyse des liaisons

chimiques.

Libération des produits de la réaction

Le site actif est la zone de liaison entre le substrat et l’enzyme ; chaque ac am, composant l’enzyme, jouent un rôle précis dans cette liaison. Une simple mutation peut engendrer l’inefficacité de cette relation.

L’importance des ac am du site actif est confirmée par le grand degré de conservation au cours de l’évolution; on peut en effet supposer que les mutations touchant le site actif sont défavorables à l’activité enzymatique et donc à l’individu qui la possède. De telles mutations ne sont pas conservées par la sélection naturelle.

La double spécificité des enzymes.

• Spécificité du substrat: exp TP2, une enzyme est spécifique d’un substrat.

• Spécificité d’action:

les 4 enzymes ci-dessous catalysent le même substrat mais les produits formés sont différents, elles ne sont pas interchangeables et assure chacune un rôle précis.

La cinétique enzymatique.

Enz:10ua sub: 50ua

Enz :10 ua sub :100ua Enz: 50 ua

sub:50ua

La vitesse de la réaction n’est pas constante: plus rapide en début ( vitesse initiale) elle diminue progressivement. Cette vitesse initiale peut être augmentée en augmentant la concentration en substrat ou en enzyme.

La cinétique enzymatique étudie IN VITRO l'évolution de la vitesse de la

catalyse enzymatique en fonction des conditions expérimentales.

La vitesse V de la réaction enzymatique IN VITRO est proportionnelle à la

concentration en substrat [S]. La vitesse maximale Vmax est atteinte

lorsque l'enzyme est saturée (tous les sites actifs de toutes les enzymes

présentes en solution sont susceptibles d'être occupés à une vitesse

maximale).

https://prezi.com/0fqpfpfwq89u/la

-cinetique-enzymatique-une-

histoire-de-crabes-et-de-

crevettes/

Exemple analogique

La vitesse dépend de la quantité d’enzyme

https://prezi.com/6esrtqubrnjy/le-

role-des-enzymes-dans-lapport-du-

glucose-

sanguin/?utm_source=prezi-

view&utm_medium=ending-

bar&utm_content=Title-

link&utm_campaign=ending-bar-

tryout

Bilan TP2

• La vitesse à laquelle les réactions enzymatiques se produisent dépend de nombreux facteurs:

• - des conditions du milieu , T ou pH

• - la concentration en enzyme

• - la concentration en substrat.

• - la présence d’inhibiteur rentrant en compétition avec le substrat ou bloquant le site d’action de l’enzyme. (ex: armes chimiques (gaz sarin) ou anti- viraux) http://www.sciencesetavenir.fr/infographies/20130604.OBS1853/comment-agit-le-sarin-dans-l-organisme.html

CHAPITRE 2

LA REGULATION DE LA GLYCEMIE

TP 3- TP 4

La glycémie, une constante physiologique importante

Enquête sur 114 individus :

mesure de la glycémie à

jeun.

Le taux sanguin de glucose ( glycémie)

est normalement voisin de 1g/l. il est

souvent mesuré par les médecins car

c’est un bon indicateur de l’état de

santé de notre organisme.

La glycémie varie en fonction des

entrées ( repas)et des sorties ( activités

sportives) de glucose dans le sang.

• Cette constante résulte de l’intervention d’un mécanisme de régulation de ce paramètre.

• Elle nécessite des organes effecteurs de cette régulation.

• une mauvaise régulation aboutit à:

Hypoglycémie ( < 0.6 g/L) pâleur, sueurs, tremblements évanouissement puis plus bas convulsions coma, voire décès.

Hyperglycémie ( > de 1,4 g/L): lésion des capillaires et atteintes de divers organes dont les yeux (cécité).

Les organes effecteurs de la régulation

Le suivi du glucose radioactif

montre un stockage sous

forme de glycogène et

d’acides gras

Le glycogène est retrouvé

dans le foie et les muscles

Stocker grâce à la lipogenèse

Stocker grâce à la glycogénogénèse

Libérer par la lipolyse (

triglycérides glycérol

Libérer par glycogénolyse

Stocker et consommer du glucose • Toutes les cellules consomment du glucose.

• 3 types de cellules stockent le glucose:

les adipocytes: produisent des triglycérides à partir de

glucose puisé dans le sang ( lipogenèse) . L’utilisation de

glucose est indirecte, il devra d’abord être transformé en glycérol ( lipolyse) puis ce glycérol sera transporté jusqu’au

foie pour être transformé en glucose (néoglucogénèse) .

Les cellules musculaires: elles stockent sous forme de

glycogène( glycogénogenèse). Ces réserves sont strictement privées elles ne peuvent être utilisées que par le muscle.( glycogénolyse)

Les hépatocytes: stockent et transforment selon les besoins.

Le rôle du foie. • Son rôle est central:

• - il stocke directement du glucose sous forme de glycogène (expérience mise en évidence du glycogène)

• - il libère du glucose dans le sang si nécessaire ( expérience du foie lavé)

• - il produit du glucose à partir de molécules non glucidiques ( glycérol et ac aminés) : la néoglucogenèse.

• Il a un rôle tampon très important dans la régulation glycémique.

Le système de contrôle. Mise en évidence du rôle du pancréas.

Le pancréas intervient dans la régulation de la glycémie, il ajuste l’action des

organes effecteurs en fonction de la glycémie.

Les cellules pancréatiques.

Le pancréas contient deux types de cellules glandulaires: les cellules acineuses

et les cellules insulaires.

Les acini forment des boules creuses, produisent le suc pancréatique déversé

dans l’intestin grêle par le canal de Wirsung.

Les cellules insulaires ( plus claires) sont regroupées en amas appelées ilots de

Langerhans, richement vascularisés. Ce sont des cellules endocrines.

Technique

d’immunohistochimie.

Insuline

-hormone hypoglycémiante

-cellules cibles: toutes les

cellules de l’organisme sauf les

cellules nerveuses.

-actions: augmente l’entrée du

glucose dans les cellules

-Favorise la formation de glycogène

et inhibe la glycogénolyse

-Favorise le stockage des lipides et

inhibe la lipolyse

Glucagon

-Hormone hyperglycémiante

- cellules cibles: les

hépatocytes principalement

-Action: active la glycogénolyse et

inhibe la glycogénogénèse

Une

autorégulation

permanente.

Cas d’une hyperglycémie

Cas d’une hypoglycémie

Perturbation des fonctions de régulation: le diabète

3.5% de la population de diabétiques française est atteint de

diabète sucré; ce chiffre a doublé entre 2000 et 2010

Dans le monde : 190 millions qui devrait atteindre 370 millions d’ici

2030.

Cette affection correspond à un dysfonctionnement des

mécanismes de régulation de la glycémie.

Le diagnostic s’établit à

partir de la glycémie à

jeun: 2 glycémies à jeun

consécutive supérieures

à 1.26g/l ou une seule

supérieure à 2g/l.

2 types de diabètes

peuvent diagnostiquer:

DT1 ou DT2

Le diabète de type 1 : maladie auto- immune.

Caractéristiques:

-Se déclare chez des patients jeunes ( - de 20ans)

-Symptômes: amaigrissement, soif intense, miction excessive( polyurie) ,

hyperglycémie très forte ( 4g/l).

-Destruction des cellules béta donc insuffisamment d’insuline produite.

Les causes

Sans insuline les cellules n’absorbent pas suffisamment de glucose donc

elles dégradent des lipides libérant des produits cétoniques toxiques.

Le diabète de type 2:

Caractéristiques:

-Se déclare chez des patients

de plus de 50 ans.

-Peu de symptômes au début

de la maladie.

-Perte de l’efficacité de

l’insuline sur les cellules cibles.

-Production d’insuline

augmentée par réaction à la

glycémie croissante.

-Le patient devient intolérant

au glucose.

Maturity Onset type Diabetes of the

Young: diabete MODY -2

Quand le glucose entre dans les cellules beta des îlots de Langerhans du pancréas, la

glucokinase (une enzyme) lie du phosphore au glucose.

Les mutations du gène de la glucokinase entrainent la diminution :

- de l’activité de l’enzyme glucokinase

- de la liaison du phosphore au glucose

- de la transformation (ou métabolisme) du glucose dans la cellule b

- de la production d’énergie (ATP) dans la cellule b

- de la sécrétion d’insuline

La sécrétion d’insuline est diminuée (de moitié environ) pour un niveau donné de la

glycémie. En conséquence, la glycémie est réglée à un niveau un peu plus élevé que

normalement (1,10 à 1,40 g/l) lorsque l’on est a jeun. Après un repas, la glycémie s’élève

plus que normalement parce que la sécrétion d’insuline est toujours « en retard » sur la

montée de la glycémie.

Origines des diabètes.

• Influence du patrimoine génétique

Existence d’une prédisposition génétique, DT1 lien avec des allèles du système HLA

DT2, identification de plusieurs gènes responsables(gènesKNG1, EIF4A2 chr 3)

la majorité des diabètes est polygénique

• Influence de l’environnement et du mode de vie.

DT2: vie sédentaire, risque d’obésité ( couplé au prédisposition génétique)

DT1: facteurs envir. Reconnus mais leur nature est controversée: virus, alimentation au lait de vache, vaccin…

Des traitements en constante évolution.

DT1

• - injection quotidienne d’insuline pour reproduire le fonctionnement du pancréas.

• Pompe à insuline automatisées

• Greffes des ilots de Langerhans

• Suppression de la réaction auto immune

• Transformation de cellules de l’organisme en cellule béta

DT2

• Médicamentation orale pour augmenter l’efficacité de l’insuline.

• Limiter l’apport de sucre et de graisse dans l’alimentation.

• Pratiquer une activité physique.

• Lutter contre l’obésité .