les mécanismes nerveux de la régulation de la glycémie
TRANSCRIPT
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Expos6 didactique
Les mkanismes nerveux de la regulation de la glycemie
Akira N ~ M A (Departement de Physiologie; Facult6 de M&decine; Niigata, Japon)
Introduction
On sait que le glucose sanguin est la source principale d’tnergie pour l’organisme des etres vivants et que les hormones pancrtatiques et surrtnaliennes jouent un r6le essentiel dans le maintien de la glyctmie entre 0,5 g/litre et 1,7 g/litre. Les cellules pancrdatiques, en skrttant l’insuline et le glucagon, sont concern& au premier chef dans la mesure ou elles contrdlent finalement les sorties et les e n t r k de glucose dans le milieu inttrieur. Parmi les facteurs qui assurent la normoglyctmie, c’est assurt- ment I’insuline qui joue le r61e le plus important (voir SUTTER, 1982).
Aprb les repas, l’augmentation de I’insulintmie, provoqu& par l’hypexglydmie, awklkre l’utilisation du glucose par difftrents groupes cellulaires ainsi que la synthkse de glycogi5ne par le foie. I1 en rtsulte une diminution de la glyctmie. Rkciproque- ment, pendant le jefine, l’hypoglychie stimule la skrktion du glucagon pancrhti- que et celle des catkholamines surrdnaliennes qui provoquent la libkration de glucose htpatique et, donc, le rttablissement de la glyctmie. De nombraux travaux ont montrt cependant que les variations de la glydmie
n’ttaient pas les seuls facteurs A intervenir dans cette rtgulation : le systkme nerveux autonome joue aussi un rdle important (WOODS & PORTE, 1974; NIUIMA, 1986b). C’est ce dernier aspect de la question que nous allons dtvelopper dam cet exposk.
I. Effets de la stimulation des nerfs vagues et splanchniques sur les fonctions do pan- cdas endocrine et du foie.
Le pancrtas et le foie, organes prtpondhnts dam la regulation de la glydmie, reFoivent leur innervation A la fois des nerfs vagues et des nerfs splanchniques. A. Effects de la stimulation de nerfs vagues et splanchniques sur la sbcrbtion de l’insu- line et du glucagon pancrbatique.
De nombreux travaux ont montrt que la stimulation klectrique des nerfs vagues et des nerfs splanchniques provoquait une modification de la skrktion d’insuline et de glucagon. Par exemple, FROHMAN et al. (1967) et -TO et al. (1967) ont observt chez le Chien une augmentation de la libtration d’insuline par suite de la stimulation du nerf vague ptripherique.
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Beaucoup de rksultats concernant la rkgulation de l’insulino-secretion ont ettc obte- nus sur des preparations (< pancreas isolk D. Ainsi, FINDLAY et al. (1969) ont m i s en kvidence une liberation d’insuline par des pancrkas isolks et perfusis, conskcutive- ment d la stimulation du nerf vague. Le mCme rksultat est obtenu par administration d’acktylcholine aussi bien in vivo (KANETo & KOSAKA, 1974) que in vitro (IVERSEN, 1973). Ces donnkes indiquent que la liberation d’insuline par la stimulation du nerf vague relke d’un mkcanisme cholinergique. La skcrktion du glucagon par stimula- tion vagale prodde du mCme mkcanisme (IVERSEN, 1973; KANETO & KOSAKA, 1974; KANETo et al., 1974).
BLOOM & EDWARDS (1975) ont rapport6 que la stimulation Bectrique des nerfs splanchniques provoquait une inhibition durable et systkmatique de la skrktion d’insu- line chez des animaux surrknalectomis6s. Mais c’est PORTE, qui, en 1%7, avait observk pour la premike fois ce phknomhe qu’il avait attribuk a l’activation des rkepteurs cr,des cellules pancrkatiques de type B. En revanche, la skcrition d’insuline rksulte- rait, selon S m ef al. (1979) d’une stimulation des rkepteurs f l de ces mCmes cellu- les. La stimulation des fibres des nerfs splanchniques qui innervent le pancrh produit une augmentation de la liberation de glucagon chez le Chat, le Veau et le Mouton (ESTERHUEEN & HOWELL, 1970; BLOOM et al., 1973; BLOOM & EDWARDS, 1975; -TO et al., 1975). L’ensemble de ces resultats demontre donc qu’il existe une com- mande nerveuse de la skcrktion d’insuline et de glucagon qui s’exerce par les nerfs vagues et splanchniques.
B. Effets de la stimulation des nerfs vagues et splanchniques sur le rnbtabolisme du glucose hbpatique.
La stimulation du bout pkripherique du nerf splanchnique Cpuise le glycogkne du foie et augmente la glycbie chez des animaux surrknalectomisb (SHIMAZU & AMA- KAWA, 1%8a; EDWARDS & SILVER, 1970). Ces auteurs ont attribuC cette rkponse a l’activation des fibres hkpatiques du nerf splanchnique. S~IIMAZU & AMAKAWA (1%8b) ont montrC, en outre, qu’une stimulation intense du nerf splanchnique provoque l’acti- vation des enzymes glycogknolytiques du foie, phosphorylase et glucose-6-phosphatase : I1 s’agit d’un phknomtne rapide qui atteint son maximum aprb 30 s. de stimulation et qui prCc&de les effets lies a la liberation des catkholami- nes surrenaliennes .
A l’inverse, la stimulation du nerf vague augmente l’activite de la glycoghe- synthktase dans le foie de lapin pancreatectomise (SHIMAZU, 1967).
De plus, SZABO & SZABO (1975) ont observk que la stimulation des rkepteurs a l’insuline du systkme nerveux central par l’injection d’insuline dans l’arth-e carotide, entraine via les nerfs vagues, un changement du metabolisme des glucides dans le foie, c’est-&dire l’accklkration de la consommation du glucose et la diminution de la libkration du glucose par le foie qui, toutes deux, conduisent A une hypoglyckmie.
Les rksultats exposes ci-dessus montrent que l’excitation des nerfs vagues favo- rise la secretion d’insuline pancreatique et la synthbe du glucose hepatique tandis que l’activation des nerfs splanchniques favorise la secretion du glucagon pancrkati- que et la liberation de glucose htpatique.
On peut se demander si l’hyperglyckmie augmente l’activitk vagale et l’hypogly- cemie, l’activite splanchnique. Le chapitre suivant tentera de rkpondre A cette question.
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II. Etude klectropbysiologique des eff6rences pancrkatiques, sun6naliennes et hkpa- tiques des nerfs vagues et splanchniques.
A. Effets de l’hyperglyckmie et de l’hypog&cdmie sur l’activitd des nerfs vague pan- crdatique et splanchnique surrdnalien.
NMMA (1975a, 19753, 1977) a rkalisk des expkriences chez le Lapin afm d’ktu- dier les effets de l’hyperglyckmie sur l’activitk de la branche vagale hkpatique et de la branche splanchnique surrknalienne. Pour ce faire, l’activitk Clectrique des effk- rences est enregistrb au moyen de paires d’klectrodes d’argent, aprts section ner- veuse et dilackration fine du bout central de ces deux nerfs.
Les constatations suivantes ont ktk faites : le) l’hyperglyckmie induite par l’injection de 3 ml d’une solution de glucose B
10% dam l’artkre carotide est accompagn6e d’une diminution de l’activitk des effk- rences splanchnique surrbliennes et d’une augmentation de celle des effkrences vaga- les pancrkatiques qui est proportionnelle B la valeur de la glyckmie.
2e) l’injection de ce meme volume d‘une solution de mannose B 10% ou de skrum physiologique n’entrafne aucun changement d’activitk dans les deux nerfs ktudiks.
On peut donc en conclure que I’hyperglyckmie induit des effets opposks dans les effkrences vagales pancreatiques et splanchniques surrknaliennes. Ces rksultats sug- gkrent aussi que l’hyperglyckmie active la commande nerveuse hypothalamique, qui par l’intermcdiaire de la voie vagale, aboutit 21 une stimulation de la skrktion d’insu- l i e par les cellules B du pancrh.
Rkiproquement, l’hypoglyckmie augmente les signaux neveux hypothalamiques qui empruntent la branche splanchnique surrknalienne, provoquant ainsi un accrois- sement de la skrktion d’adrknaline et de noradrknaline et, par conskquant, une 616- vation de la glyccmie conskutive B une liljQation du glucose hkpatique.
A la suite de ces travaux, nous avons proposk l’idke suivant laquelle des neurones de l’hypothalamus sensibles au glucose jouent un rdle capital, via les nerfs vagues et splanchniques, dans la commande nerveuse pancrkatique et surrknalienne.
B. Effets de l’hyprglycdmie et de I ’hypoglyckmie sur l’activitk des fibres hPpatiques vagales et splanchniques.
Now avons vkrifik chez des animam surr6nalectod que la stimulation klectrique du bout p&iph&ique d’un nerf splanchnique accr& la glychnie par libhtion du glyco- gbe h-que @WARDS & SILVER, 1970; EDWARDS, 1971 & 1972).
Ces donnks sont confiitks par les expdriences effectuh sur des prkparations << foie isol&perfusk D chez le Crapaud. En effet, on observe dans ces conditions e@- rimentales, une &vation remarquable du taux de glucose dans le liquide de perfu- sion B la sortie du foie, aprQ la stimulation de la branche splanchnique hkpatique ( N m m & FUKUDA, 1973).
Ces r6sultats suggkrent donc que les neurones hypothalamiques sensibles au glu- cose modulent l’activitb des neurones effkrents splanchniques B destination hkpatique.
L’injection de D-glucose dans l’artere carotide diminue l’activitk de ces fibres, alors que l’injection de L-glucose ou de D-mannose est sans effet. De plus, la dimi- nution graduelle de la glyckmie, aprQ administration intraveineuse d’insuline, s’accompagne d’une activation concomitante des fibres effkrentes du rameau hkpa- tique splanchnique.
En resumk, l’activitk de la branche splanchnique hkpatique varie en fonction inverse de la glyckmie : elle augmente quand la glyckmie baisse et elle diminue quand
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celle-ci decroit. Ces donnkes suggkrent l’existence d’une voie reliant l’hypothalamus au foie, et impliquant les rameaw hkpatiques splanchniques. L’activation de cette voie, comme le prouvent les expkriences de stimulation klectrique, provoque une klk- vation de la glyckmie a partir des rkserves hkpatiques (NIIJIMA, 1978).
Y-a-t-il une relation entre le t aw de la glyckmie et l’activitk des fibres vagales hkpatiques ? Les travaux de SHIMAZU (1%7 & 1971) et de SHCMAZU & FTJJIMOTO (1971) ont montrk que la glycogkne-synthktase hkpatique est augmentie par suite de la sti- mulation klectrique de l’extrkmitk pkriphkrique du rameau vagal hkpatique. Ce phk- nomene, qui subsiste aprks pancrkatectomie, n’est pas un effet secondaire dQ a l’insuline, mais une action nerveuse directe sur le foie. De mCme, la vagotomie chez le Rat en condition aigue provoque une diminution de la synthkse de glycogkne, aprks une charge en glucose. On a donc des raisons de penser que l’hyperglyckmie accklkre la synthkse de glycogkne dans le foie par l’intermkdiaire de l’activation du nerf vague hkpatique (LAUTT & WONG, 1978). Cette hypothkse est corroborie par l’augmenta- tion de l’activitk du rameau vagal hkpatique B la suite d’une administration intravei- neuse de glucose, la frkquence de dkcharge ktant proportionnelle a la valeur de la glyckmie, dans les limites physiologiques (entre 60 et 150 mg/lOO ml) (NIIJIMA, 1985).
En revanche, l’hypoglyckmie produite par une injection intraveineuse d’insuline, diminue l’activitk des effkrences vagales hkpatiques. Un rksultat similaire est obtenu avec le 2-dCoxy-D-glucose, ce qui s’explique par la moindre utilisation du glucose par les corps cellulaires du systkme nerveux central (BROWN, 1962; SMITH & EPSTEIN, 1 969).
Les observations prkckdentes montrent que les modifications de la glyckmie affec- ient partiellement la fonction hkpatique, via les nerfs vagues et splanchmiques.
111. R6le des neurones glucosensibles du systeme nerveux central dans I’homCostasie du glucose sanguin.
A. R61e des neuranes glucosensibles de I’hypothalamus. Certains zones glucosensibles du systkme nerveux central semblent &re les vkrita-
bles centres de la rkgulation de la prise alimentaire et de l’kquilibre mktabolique. Ces zones pourraient Ctre situks dam l’hypothalamus puisque l’on a mis en kvidence l’exis- tence de veritables neurones G glucorkcepteurs D dans le noyau ventro-mkdian I1 (HVM) et de neurones glucosensibles dans l’aire hypothalamique latkrale (HL) (00- et al., 1964 & 1983). La diffkrence entre ces deux types de neurones tient au fait que l’activation des neurones (( glucorkcepteurs )) passe nkessairement par la fixation du glucose sur des sites membranaires spkifiques alors que celle des neu- rones glucosensibles est like au mktabolisme cellulaire du glucose. En effet, I’appli- cation directe ou l’administration intraveineuse de glucose augmentent l’activitk des neurones du HVM et inhibent celle des neurones glucosensibles du HL (ANAND et al., 1964; OOMURA et al., 1964). On peut donc admettre que ces 2 types de neurones sont responsables des effets centraux lib la glydmie. L’effet inhibiteur de la per- fusion intraveineuse de glucose sur l’activitk des nerfs mkdullo-surrknaliens pourrait avoir pour origine ces neurones hypothalamiques qui, par l’intermkdiaire de neuro- nes mkdullaires, s’articuleraient avec les neurones prkganglionnaires des nerfs mkdul- losurrenaliens. Cette hypothese est corroborie par le fait que la transsection de la moelIe supprime l’effet inhibiteur dQ au glucose (NIUIMA, 1975~). On suppose, de mtme, que l’effet facilitateur observe sur le nerf vague pancrkatique par suite d’une perfusion de glucose a son origine dans les neurones hypothalamiques du HVM et du HL.
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On peut alors s’interroger sur la relation susceptible d’exister entre la stimulation hyperglydmique du HVM et du HL d’une part et l’activitk du nerf vague pancrdati- que d’autre part. La micro-injection de 100 ou 200 nl d’une solution de glucose A 5% dans le HL provoque une augmentation de la dkharge effkrente dans ce nerf alors que l’injection dam le HVM est sans effet (NMMA et al., 1988).
Les travaux anatomiques ont ddcelk l’existence de projections directes du HL sur le noyau du faisceau solitaire ( N F S ) et sur le noyau moteur du nerf vague (DMV). Ces d o n n h s’accordent avec les rksultats expkrhnentaux montrant que l’effet facili- tateur du glucose sur l’activitk du rameau pancrkatique du nerf vague provient des neurones glucosensibles du HL. Un processus de dksinhibition de l’activitk neuro- nale doit exister dans la chaine des neurones qui relient le LH au DMV, car comme il a ktk vu plus haut, l’application directe du glucose provoque l’inhibition des neu- rones hypothalamiques glucosensibles (OOMURA, 1974).
Les expkriences de micro-injection dans l’hypothalamus permettraient de dkter- miner le r6le prkcis du HVM et du HL dans la modulation de l’activitk des fibres vagales et splanchniques effkrentes qui innervent le pancreas, le foie et les mddullo- surrknales, en rapport avec la rkgulation de la glyckmie.
B. R61e des neurones glucosensibles du noyau du faisceau solitaire (NFS)
KADEKARO et al. (1980) ont observk que la glucoptnie experimentale, qui a ktk provoquck par l’injection locale de 2-dbxy-D-glucose circonscrite a la rkgion du NFS, provoquait une skrktion gastrique chez le Chat, ce qui suggbre l’existence de neuro- nes glucosensibles dans ce noyau. Ultkrieurement, MIZUNO & O o m (1984) ont ktudik chez le Rat ces neurones au moyen d’klectrodes a multicanaux permettant d’enregistrer leur activitk lors de l’application micro-iontophorktique de glucose. 11s ont trouvk 25 neurones glucosensibles (soit 28% des neurones) et 7 neurones << glu- corkepteurs D (soit 8%) sur un ensemble de 89 neurones situts dans la region cau- dale du NFS. Dans la rkgion rostrale, sur un total de 73 neurones ktudiks, 8 neurones glucosensibles (soit 1 1 Vo) et 4 neurones glucorecepteurs (soit 5%) ont ktk mis en kvi- dence. Afm d’dtablir le r61e jouk par les neurones du NFS sensibles au glucose, Nn- JJMA (1986a) a 6tudik rkemment l’effet de l’injection intraveineuse de glucose sur l’activitk du nerf mkdullorsurrkndien chez le rat normal et chez le rat dktbrt . 11 a observk une diminution des dkharges nerveuses aprb administration de glucose aussi bien chez le rat normal que chez le rat dkkrkbrt. On peut donc conclure que les neu- rones sensibles au glucose du NFS interviennent dans ce mkcanisme en contr6lant l’activitk des neurones vagaux du DMV.
C . La voie eff4rente de l’hypothalamus au niveau du tronc cdr4bral.
Le HMV projette en direction dorso-caudale sur le locus coeruleus, la substance grise centrale ainsi que sur le noyau parabrachial du pont (NPB), ces dew derniers noyaux &ant en relation avec des neurones prkganglionnaires de la colonne intermidio- lattrale de la moelle. En outre, le locus coeruleus et le NPB projettent sur le NSF et le DMV. Le HL ainsi que le HVM sont en liaison rkiproque avec la substance grise centrale, le NPB et le locus coeruleus. Enfin le HL et le NFS sont connectks par une voie directe. Les connexions entre les noyaux hypothalamique (HVM et HL, en par t ider) et les noyaux moteurs des nerfs vagues et sympathiques, expliquent le r6e important jouk par ces noyaux dam le contr6le de la glycemie (OOMURA, 1983).
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TABLEAU I. Effet de I’hyperglycernie sur l’activitt! des nerfs autonomes.
Nerfs parasympathiques Activitd nerveuse Hyperglywe Hypoglyckmie
Nerfs parasympathiques
Nerf vagal pancrhtique Nerf vagal hkpatique
Nerfs sympathiques
Nerf splanchnique pancrbtique Nerf splanchnique hdpatique Nerf m6dullo-surr6nal
t t
I I
Les fleches ascendantes indiquent l’augmentation, et les flkhes descendantes l’inhibition de l’activitk des nerfs autonomes.
IV. Rdle des rkepteurs sensitifs buccaux et gastro-intestinanx dam la rdgulation de l’insulinhie.
A Effet de la stimulation gustative sur la s&cr&tion d’insuline. L’activitC orosensorielle des aliments est responsable d‘une insulino-skcrktion prd-
coce qui dkpend de l’intdgritk fonctiomelle de la voie vagale (LOV~S-SYLVESTRE, 1976) et est directement like au degrk de palatabilitk de l’aliment (LOUIS-SYLVESTRE 8z LE MAGNEN, 1980). I1 apparait donc, qu’au dkbut du repas, la stimulation sensorielle qu’exercent les aliments renforce les effets des facteurs interdkpendants : la palata- bilite d’une part et l’insuline-skrktion, d’autre part. STEPPENS (1976) a ktudik chez le rat non anesthtsid l’effet de la stimulation orophryngtk sur la sCcr&ion d’insuline. L’auteur a constatk une augmentation de la concentration plasmatique d’insuline pen- dant la premikre minute du repas, alors mi3me que l’hyperglycdmie ne s’est pas encore produite. Ce mhnisrne met probablement en jeu un rdflexe anticipateur (voir NICO- L&IS, 1969).
RCcemment, Nnnaa~ (1979) a observk l’effet de la stimulation orale par des subs- tan- sucrk sur l’activitk du rameau pancrhtique du nerf vague chez le Rat. L’appli- cation d’une solution de glucose B 10% sur la langue pendant 5. min entratne une augmentation de I’activitC vagale qui dure de 20 iI 30 min (Fig. 1A). Des rkponses similaires sont observh chez des animaux dMbr&. Inversement, une inhibition appa- raft par suite d’une application d’une solution salke (NaC1 iI 5%) sur la langue. Des expkriences rkcentes et complkmentakes (NIIJIMA, donnkes non publikes) montrent que des solutions sucrkes (glucose iI 5 ou 10qo et saccharose B 10%) augmentent la commande nerveuse, non seulement dans la branche pancrdatique du nerf vague, mais Cgalement dans la branche hdpatique de ce meme nerf; en revanche, elle dimi- nue celle des branches pancrktique et hkpatique des nerfs splanchniques et du nerf mCdullo-surrknalien. La solution salke (NaCl, 5%) produit des rdponses inverses.
Ces rCsultats ex~rimentaux montrent en particulier que la stimulation gustative par les substances s u c r b facilite la skrktion d’insuline par les il6ts de Langerhans ainsi que la synthbe de glycoghe par le foie en activant la voie vagale. Simultank- ment, cette stimulation inhibe probablement la libbration du glucose hkpatique
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RG. 1. Effet & la stimulation des dcepteurs gustat& des glucodcepteurs intestinaux et des glumdcep- tars Mptiques sur la dcdtion d ’insuline et I‘activitP du nerf vago-puncrkotique.
A) Effet de la stimulation des rtkpteurs gustatifs. La courbe supenewe illustre les change-ments de la concentration d‘insuline plasmatique avant et aprh les repas (IRI : insuline immunoreactive), d’aprh STBPPBNS (1976). Le tracd inftrieur traduit l’activation du nerf vago-pmdatique com6cutivement B la stimulation gustative : application sur la langue pendant 5 min (trait horizontal) d’une solution de glu- cose B 10%. L’augmentation de l’activite nerveuse dure entre 20 et 30 min. (d’aprb NIUMA, 1979).
B) Effet de la stimulation des glucorkepteurs intestinam. La courbe suphieure montre les change- ments de concentration de l’insuline (IN) avant et aprh perfusion intestinale (glucose 10%). L’IRI aug- mente rapidement aprb le d6but de la perfusion intestinale (fl&he) (d’aprh MEI et al., 1981). Le track infkneur conceme l’activitt nerveuse du nerf vago-pandatique. La perfusion intestinale (glucose 5%) pendant 5 min (trait hobntal) produit une activation nerveuse durable de 20 B 30 min ( N m & Mer, 1987).
C) Stimulation des glucorkepteurs htpatiques. L’injection intraportale de glucose (25 mg/kg) accroit la dkharge affhente du nerf vago-pancrhtique. La flkche indique le moment de l’injection ( N m , 1980).
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et la skcrktion des catkcholamines surrknaliennes en rkduisant l’activitk splanchni- que. En rksumk, la stimulation gustative sucrk dkclenche un rkflexe anticipateur con- comitant des repas et accompagnant les changements mktaboliques.
B. R61e des rdcepteurs sensitifs viscdraux. En 1978, l’existence de glucorkcepteurs vagaux dans l’intestin a ktk mise en evi-
dence chez le Chat par MEI au moyen de la technique de microklectrodes de verre implantks dans les ganglions plexiformes. Cet auteur a observk que les neurones issus des glucorkcepteurs intestinaux pulsaient a une frkquence de dkcharge qui ktait pro- portionnelle a la concentration de glucose dans la lumikre intestinale (entre 1 et 20 g/litre). D’autres monosaccharides (galactose, mannose, fructose), de mtme que le saccharose ou le maltose, stimulent kgalement les glucorkcepteurs intestinaux, tandis que les stimulus mkcaniques, osmotiques et therrniques se montrent inefficaces. Les glucorkcepteurs intestinaux sont connectks a des fibres vagales amydliniques de fai- ble diamhtre (1 pm environ), ce qui correspond des vitesses de conduction de 0’8 a 1,l m/s. La prksence de glucorkcepteurs intestinaux de nature splanchnique a ktk kgalement dkmontrke (HARDCAS~E et al., 1978; PER” et al., 1981).
En 1981 , MEI et collaborateurs ont ktabli que la mise en jeu des glucorkcepteurs vagaux de l’intestin dklanchait une rkponse insulinique rapide, qui prkchde l’aug- mentation de la glyckmie. Le mkcanisme sous-jacent comporte vraisemblablement une voie affkrente vagale et une voie effkrente mixte (sympathico-parasympathique) mais a prkdominance vagale. I1 s’agit donc d’un rkflexe viscdro-visckral, vago-vagal.
Rkcemment, NIIJIMA a not6 que l’activitk du rameau pancrkatique du vague aug- mentait rapidement aprb la perfusion de l’intestin avec une solution isotonique glu- coske, ce qui constitue une confirmation klectrophysiologique des observations prkckdentes (Fig. 1B) (donnkes lion publikes).
C. R61e des rdcepteurs sensitifs hdpatiques. L’existence de glucorkcepteurs hkpatiques a ktk initialement postulk par RUSSEK
(1963) sur la base d’observations comportementales, c’est-a-dire qu’il a observk une rkponse anorexique sans l’hyperglyckmie systkmique chez le Chien aprks l’injection intrapkritoneale de glucose. Par la suite, la preuve klectrophysiologique a ktk appor- tke par NIIJIMA (1982) en perfusant chez des cobayes la veine porte (soit in vivo, soit in vitro sur des prkparations << foie-veine porte H isolkes) avec des solutions de glu- cose ou d’autres monosaccharides (mannose et fructose). L’enregistrement de l’acti- vite affkrente de la branche hkpatique vagale montre en effet une rkduction des dkcharges spontankes, conskcutives a l’administration intraportale de glucose; avec le mannose ou le fructose, aucune modification ne s’observe. De plus, sur les prkpa- ration in vivo, l’augmentation de la concentration intraportale de glucose qui s’observe aprb la perfusion de l’intestin avec une solution glucoske isotonique, provoque kga- lement une diminution graduelle de l’activitk affkrente vagale du foie. Finalement, la frkquence de dkcharge des affkrences vagales hkpatiques varie en fonction de la concentration en glucose portal (NMMA, 1988).
Les donnkes expkrimentales ci-dessus indiquent donc que l’augmentation post- absorptive du t a w de glucose sanguin diminue les information affkrentes vagales de la rkgion porto-hkpatique destinks a l’hypothalamus, via le NSF.
De plus, si l’administration de glucose est prkckdk d’une injection intra-portale d’ouabaine (15 pg), aucune variation de l’activitk nerveuse ne se produit (NIIJMA, 1979). Ce rksultat semble indiquer que la reduction de l’activitk des glucorkcepteurs
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HVM HL
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FIG. 2. Schema des centres et des voies impliquPg dam la rbgulation nerveuse de la glycbmie. HVM : noyau ventro-mkdian de l’hypothalamus : HL : aire hypothalamique latkrale; NFS : noyau du faiCeau solitaire; DMV : noyau dorsal moteur du vague; G : nerf gustatif; F : foie; P : pancrh; I : intes- tin; SR : glande surrhale; V : nerf vague (parasympathique); S : nerf splanchnique (sympathique).
htpatiques serait like au fonctionnement de la pompe B sodium au niveau d!i site rtcepteur , puisque l’ouabaine, comme les glucosides cardiaques en gkntral, bloque la pompe B sodium. (WHITTAM & W ~ E L E R , 1970). D’ailleurs, OOMURA et ul. (1964) ont dtmontrt que l’inhibition de l’activitt des neurones glucosensibles hypothalami- q u a par le glucose releve de ce m2me m W s m e .
La liaison fonctionnelle entre glucor&epteurs htpatiques et les neurones gluco- sensibles du NFS a t t t ktablie par ADACHI et al. (1984). De m2me SHIMIZU et al. (1983)
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dkmontrk une connexion fonctionnelle existait aussi entre les glucorkcepteurs hkpati- ques et les neurones glucosensibles de l’hypothalamus.
A cet Cgard, il a paru intdressant de comparer les effets de l’administration de glucose dans la veine porte et dans la veine jugulaire sur l’activitk de la branche pan- creatique du nerf vague et du nerf mkdullo-surrknalien splanchnique (NIIJJMA, 1980). L’injection dans la veine jugulaire de glucose (25 mg/kg) n’affecte pas l’activitk des nerfs considkrks. A l’inverse la meme quantitk de glucose introduite dans la veine porte augmente les dkcharges du nerf pancrkatique et diminue celle du nerf mkdullo- surrknalien ( N m , 1979, 1980, 1983) (Fig. 1C). Ces rksultats plaident en faveur de l’existence d’un double rkflexe vago-vagal (hkpato-pancrkatique) et vago- sympathique (hkpato-surrknalien) qui contr6le la glyckmie par le biais et des skcrk- tions des hormones pancrkatiques (insuline et glucagon) et des skcrktions surrkna- liennes (adrknaline et noradrknaline).
Conclusions
Le schema de la Figure 2 rksume l’ensemble des donnkes expkrimentales concer- nant la mise en evidence des voies nerveuses impliqukes dans la regulation de la glyckmie.
1) I’hyperglyckmie accroit I’activitk du systkme vago-pancreatique et inhibe celle du systkme sympathico-surrknalien. L’hypoglyckmie produit les effets inverses sur ces deux nerfs.
2) Dans l’ktat d’hypoglyckmie, l’innervation sympathique du foie active la libe- ration du glucose; inversement, l’ktat d’hyperglyckmie provoque une accklkration de la synthbe de glycogbe, par l’intermkdiaire du systkme vagal. De plus, le systkme affkrent porto-hkpatique contr6le la glyckmie par la mise en jeu du rtflexe hkpato- surrknalien.
3) La stimulation gustative par les substances sucrkes, de mCme que la stimula- tion intestinale par le glucose, augmente l’activitk du nerf vago-pancrkatique et, par voie de consequence, la skrktion d’insuline.
Les rCsultats gposks dans ce travail fournissent les preuves kvidentes de l’impli- cation de l’hypothalamus et du bulbe, comme centres d’intkgration de la rkgulation nerveuse de la glyckmie.
RCsumC L’objet de de expos6 est de preciser le r61e du systkme nerveux dans la rkgulation
de la glyckmie. Les mkcanismes concernks, qui entrent en jeu lorsque la normoglyck- mie n’est plus assur6e (hypo ou hyperglyckmie), agissent en contr6lant la libkration des hormones pancrkatiques et surrknaliennes, d’une part, et la synthbe du glucose hkpatique d’autre part. Le r61e des effkrences et des affdrences, des terminaisons sen- sitives pkriphktiques et des neurones centraw (( glucosensibles >) a ktk analysd dans diffkrentes situations :
1) L’hyperglyckmie accroit I’activitk des effdrences vagales pancrkatiques et inhibe celle des effkrences sympathiques surrknaliennes. L’hypoglyckmie produit des effets inverses dans ces dew sortes de fibres.
2) L’hyperglyckmie provoque une activation des fibres vagales hepatiques et donc une accklkration de la synthbse du glycogkne. Inversement, l’hypoglyckmie entraine une stimulation A la fois de l’innervation sympathique du foie et de la libkration de glucose hkpatique.
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3) Les rkpteurs gustatifs et les glucorhpteurs intestinaux, stimults par la prt- sence de glucose, augmentent la skretion d’insuline.
4) Les difftrentes sortes d’affdrences agissent sur les commandes effdrentes de la rdgulation de la glycdmie, par l’intermddiaire de neurones centraux situCs dans I’hypothalamus et dans le bulbe.
Summary
The nervous mechanisms involved in blood glucose homeostasis. The aim of this paper is to precise the involvement of the nervous system in blood
glucose regulation. The relevant mechanisms, triggered by blood glucose changes (increase or decrease of glycemia), intervene through the control of pancreatic and surrenal hormone release on the one hand, and hepatic glucose synthesis on the other hand. The part of various efferents and afferents, sensory endings and central ‘glu- cosensitive” neurons was analyzed in different situations.
I ) Hyperglycemia increases the activation of the pancreatic parasympathetic Jibres and decreases that of the surrenal sympathetic Jibres. Hypoglycemia elicits reverse effects in the two types of efferents.
2) Hyperglycemia produces an activation in hepatic efferent vagal fibres and thus an acceleration of glycogen synthesis. Reverse&, hypoglycemia stimulates both the hepatic sympathetic efferents and the glucose release by the liver.
3) The gustative receptors and the gastro-intestinal glucoreceptors are stimulated by glucose, which produces an insulin release.
4) The various kinds of afferents modifv the efferent control of blood glucose level, through the ‘klucosensitive ” central neurons located in hypothalamic and medullary regions.
Remerciements. Je voudrais exprimer mes remerciements au Professeur Mm pour son assistance et ses conseils pour la realisation de mon manuscrit.
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