Chapitre 5 La glycémie et sa régulation

Chapitre 5 :
Rappel : le maintien de la glycémie par l'organisme dans une gamme de valeurs étroite est un indicateur et une condition de bonne santé.

Comment expliquer la régulation de la glycémie?

La glycémie et sa régulation.

On observe :
-Qu’après un repas, la glycémie augmente rapidement pour revenir au bout d’un certain temps à sa valeur de référence : le glucose sanguin est donc stocké : il existe des organes capables de stocker le glucose.
-Durant un effort sportif, la glycémie diminue puis reprend à la fin de l’activité sa valeur de référence : il y a donc libération de glucose dans le sang : il existe donc des organes capables de libérer du glucose.

Quels sont les organes intervenant dans le stockage et la libération du glucose ?

Rq : Un organe du système réglant qui, par sa mise en fonctionnement, agit directement sur le paramètre soumis à régulation (ici la glycémie) est appelé organe effecteur (ici les organes qui stockent ou libèrent du glucose dans le sang)

I Les organes effecteurs de la glycémie
TP le stockage du glucose.

Bilan : On voit que le glucose est stocké sous forme de glycogène dans le foie et les cellules musculaires squelettiques, ainsi que sous forme de triglycérides dans le foie et les adipocytes

La transformation de nombreuses petites molécules de glucose en une macromolécule de glycogène est catalysée par une enzyme : la glycogène synthétase. Cette réaction est appelée la glycogénogénèse.



TP A la recherche des organes libérateurs de glucose.



Bilan : Le foie est le seul capable de libérer du glucose

Le foie est le principal effecteur. Il stocke le glucose sous forme de glycogène (polymère de glucose) lors d’hyperglycémie. Il produit du glucose lors d’hypoglycémie en dégradant le glycogène sotocké (=glycogénolyse).



Les cellules musculaires et adipeuses sont des effecteurs uniquement après un repas puisqu’ils stockent du glucose (respectivement sous forme de glycogène et de triglycérides) mais n’en produisent pas lors d’hypoglycémie.



Comment l’organisme peut-il commander à ces organes effecteurs de stocker ou de libérer du glucose ?

Doc. Des expériences historiques

Rq : le greffon de pancréas est greffé sous la peau du chien : aucune communication nerveuse n’est rétablie : seule la communication sanguine est rétablie.

Doc 1 :



on observe que l’ablation du pancréas entraine des problèmes digestifs et une glycosurie. Ainsi qu’une hyperglycémie.
On en conclut que le pancréas intervient dans la régulation de la glycémie et donc qu’il possède une double action : une action digestive et une action sur la glycémie.

Doc 2 :



On observe dans un premier temps que l’ablation du pancréas entraine une baisse de la glycémie. Dans un 2e temps, la greffe du fragment de pancréas uniquement par voie sanguine (les connections nerveuses entre le greffon et l’organisme ne sont pas rétablies) permet de rétablir une glycémie à sa valeur physiologique. On peut donc en conclure que la régulation de la glycémie se fait par voie sanguine.

Doc 3 :



Dans le filtrat A, on observe la présence d’une substance hypoglycémiante = stimule glycogénogénèse.
Dans le filtrat B, on observe la présence d’une substance hyperglycémiante = stimule glycogénolyse.
Les extraits pancréatiques renferment ces substances chimiques : deux sont mises en jeu et ont un rôle antagoniste sur le foie

Bilan : le pancréas intervient dans la digestion : il libère une sécrétion dans le milieu externe (tube digestif) il est dont qualifié de glande exocrine (doc.1) mais il intervient également dans la régulation de la glycémie : il libère des substances chimiques (doc3) transportées par sang et qui agissent à distance (doc 2 et 3) . Ces substances sont appelées hormones et sont libérées dans le milieu interne (sang, lymphe) : le pancréas est donc également qualifié de glande endocrine.
Le pancréas est donc une glande endocrine et exocrine : le pancréas est une glande double : il assure une double fonction.
2 hormones pancréatiques intervenant dans la régulation de la glycémie ont été mises en évidence : le glucagon et l’insuline.

Comment expliquer que le pancréas soit capable d’assurer une double fonction ?

Rq : le pancréas est un organe constitué de cellules. Les cellules sont le siège de la synthèse des protéines, les hormones et les sucs digestifs sont produits par des cellules, chaque cellule ne peut produire qu’une sorte de protéine.

Hypothèse : le pancréas doit présenter une structure double permettant d’assurer ces deux fonctions.

II Le pancréas : organe régulateur de la glycémie.
A] Étude du pancréas
TP : étude du pancréas



On observe des nombreuses cellules regroupées autour de canaux excréteurs : acinus. On observe également des amas de cellules richement irrigués : îlot de Langerhans 

Doc 1 : Une substance toxique , l’alloxane ( dérivée de l’urée), injectée à un animal provoque une hyperglycémie permanente. L’observation microscopique du pancréas des animaux traités à l’alloxane révèle la destruction de certaines cellules des îlots de Langerhans.

Comme on observe qu’en absence de certaines cellules des îlots de Langerhans, il y une hyperglycémie très importante, on peut en conclure que les îlots de Langerhans sont formés de cellules impliquées dans la sécrétion des hormones qui régulent la glycémie.

Doc 2 : La pose d’une ligature obturant le canal pancréatique interrompt la sécrétion du suc pancréatique dans l’intestin grêle .Des troubles digestifs sévères se manifestent alors. On observe par ailleurs une dégénérescence des cellules constituant les acini pancréatiques .En revanche, aucun signe de dérèglement de la glycémie n’apparaît et les îlots sont intacts.

Les cellules constituant les acini permettent la sécrétion les substances intervenant dans la digestion mais ne participent pas à la régulation de la glycémie. Les acini donnent le rôle exocrine au pancréas

Doc 3 : Des anticorps fluorescents «  anti – insuline » dans un cas puis des anticorps fluorescents « anti- glucagon » dans l’autre sont injectés dans l’organisme et se fixent sur les cellules produisant ces hormones.



Il existe 2 grands types de cellules dans ces îlots : les cellules α situées à la périphérie de ces îlots sécrétant du glucagon. Et les cellule β situées au centre de ces îlots sécrétant de l’insuline. Ces hormones sont des protéines qui ont une fonction particulière donc une fonction spécifique.

Bilan : L’ étude de l’observation au microscope, montre que le pancréas présente 2 types de structures :
-Les acini : un acinus est formé de nombreuses cellules regroupées autour d’un canal excréteur
-Les îlots de Langerhans : un îlot de Langerhans est formé d’un amas de cellules richement irriguées

Or le document 2 montre que les acini sont impliqués dans la sécrétions de substances (enzymes) qui participent à la digestion. Quant aux îlots de Langerhans, le document 1 montre qu’ils sont impliqués dans le rôle endocrine du pancréas c’est-à-dire qu’ils permettent de réguler la glycémie par la sécrétion d’hormones. Or le document 3,  montre que les îlots de Langerhans sont formés de 2 types de cellules :
-Les cellules alphas, situés en périphérie, qui sécrètent du glucagon
-Les cellules bêtas, situés au centre, qui sécrètent de l’insuline

Comment le pancréas « sait » qu’il doit sécrété du glucagon et/ou de l’insuline et qu’elles sont leur rôle et le mode d’action de ces hormones?

B] Les hormones sécrétées par les îlots de Langerhans
Tp : étude des hormones sécrétées par les îlots de Langerhans
Doc 1 : Détection de la variation de la glycémie



Sécrétion d'insuline et de glucagon par des ilots de Langerhans de Rat isoles, en présence de différentes concentrations de glucose

Doc 2 : Rôle des 2 hormones pancréatiques sur la glycémie



Conséquence de l'injection d'insuline Conséquence de l’injection de glucagon

Doc 3 : Mode d’action des 2 hormones pancréatiques
Les hépatocytes contiennent deux enzymes différentes : la glycogène phosphorylase (notée GP) et la glycogène synthase (notée GS). Ces deux enzymes existent sous deux formes : la forme a active et la forme b inactive.
Réactions (simplifiées) catalysées par les formes actives :



On étudie l'évolution du pourcentage des formes actives des deux enzymes après injection d'insuline.
L'injection de glucagon donne des résultats inverses.





Doc 4 : les cellules cibles des hormones pancréatiques



correction :
Le pancréas est capable de percevoir les variations de la glycémie : ainsi, lors d’une hyperglycémie les cellules β sécrètent de l’insuline par contre les cellules α diminuent ou arrêtent de synthétiser du glucagon; lors d’une hypoglycémie c’est l’inverse (doc1).
L’insuline se fixe sur des récepteurs présents à la surface des cellules des organes effecteurs de la glycémie : foie, muscles et tissus adipeux (doc 4). Cette fixation entraîne une augmentation du stockage du glucose sous forme de glycogène et de triglycérides ce qui contribue à diminuer la glycémie afin de la faire revenir à la valeur consigne. (doc 2 et 3). Ceci est dû à l’activation des enzymes impliquées dans la libération du glucose (glucose synthase) (doc 3).
Le glucagon ne se fixe que sur des récepteurs des cellules hépatiques (doc 4) ce qui entraîne la libération de glucose dans le sang, augmentant la glycémie afin de la ramener à la valeur consigne (doc 2). La fixation de l’insuline sur les cellules cibles favorise le stockage du glucose sous forme de glycogène (doc 3 et 4) en activant les enzymes nécessaires à sa synthèse (doc3) et en diminuant l’activité des enzymes impliquées dans la libération du glucose.



Une hormone est une molécule informationnelle circulant dans le sang, se fixant sur des récepteurs spécifiques localises sur ou a l’intérieur de cellules cibles, et déclenchant une réaction de ces cellules.



L’insuline et le glucagon sont 2 hormones antagonistes (qui ont des rôles opposés)
Bilan : La régulation de la glycémie repose notamment sur les hormones pancréatiques : insuline et glucagon.