Régulation de la glycémie

Christophe Magnan

Description

Le maintien de la glycémie à l’équilibre autour de 5,5 mM (à l’exception des repas où se produit une hyperglycémie transitoire dépendant de l’index glycémique des aliments consommés) est un enjeu majeur de survie pour les mammifères et notamment l’espèce humaine. Toute variation de glycémie, que ce soit à la baisse (hypoglycémie) ou à la hausse (hyperglycémie) peut avoir des conséquences délétères sur le court terme ou le long terme pouvant engager la vie de l’individu. Le glucose est en effet un nutriment essentiel dans le fonctionnement des cellules. Son oxydation conduit à la formation d’adénosine triphosphate (ATP), carburant de toutes les cellules. D’autres fournisseurs d’énergie sont les acides gras (2 fois plus énergétiques que le glucose à masse égale), mais toutes les cellules ne sont pas capables de les utiliser. Ainsi, les neurones n’utilisent que le glucose comme source d’énergie (et dans une certaine mesure les corps cétoniques après un jeûne prolongé chez l’Homme ou dans des conditions pathologiques avec un défaut d’utilisation du glucose, comme chez les sujets diabétiques). Les hématies, dépourvues de mitochondries, ne sont pas capables non plus d’oxyder les acides gras, mais peuvent métaboliser le glucose car les premières étapes de sa dégradation (glycolyse anaérobie) ne nécessitent pas d’oxygène et produisent 2 ATP (le glucose est d’ailleurs le seul nutriment qui peut être partiellement dégradé et fournir de l’ATP en absence d’oxygène). Le glucose est donc une molécule essentielle dont la concentration sanguine est finement régulée par de nombreuses hormones (insuline, glucagon, catécholamines, glucocorticoïdes) qui agissent principalement sur la production hépatique de glucose, l’utilisation du glucose par les muscles squelettiques ou le tissu adipeux. À côté de cette régulation endocrine, le système nerveux joue également un rôle clef dans le contrôle de la glycémie : en modulant directement la production et l’utilisation du glucose mais aussi indirectement en agissant sur la sécrétion d’insuline et de glucagon.

Sujets

• Endocrinologie

Informations

• Publié par: Editions du Traité de Médecine
• Date de parution: 01 janvier 2019
• Nombre de lectures: 8
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 1 Mo

Extrait

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PARTIE S21-P08

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Chapitre S21-P08-C01

Régulation de la glycémie

C M HRISTOPHE AGNAN

Diabète

0 1 00

01 C - 08 -P 21 S

Le maintien de la glycémie à l’équilibre autour de 5,5 mM (à l’excep- tion des repas où se produit une hyperglycémie transitoire dépendant de l’index glycémique des aliments consommés) est un enjeu majeur de sur- vie pour les mammifères et notamment l’espèce humaine. Toute varia- tion de glycémie, que ce soit à la baisse (hypoglycémie) ou à la hausse (hyperglycémie) peut avoir des conséquences délétères sur le court terme ou le long terme pouvant engager la vie de l’individu. Le glucose est en effet un nutriment essentiel dans le fonctionnement des cellules. Son oxydation conduit à la formation d’adénosine triphosphate (ATP), car- burant de toutes les cellules. D’autres fournisseurs d’énergie sont les acides gras (2 fois plus énergétiques que le glucose à masse égale), mais toutes les cellules ne sont pas capables de les utiliser. Ainsi, les neurones n’utilisent que le glucose comme source d’énergie (et dans une certaine mesure les corps cétoniques après un jeûne prolongé chez l’Homme ou dans des conditions pathologiques avec un défaut d’utilisation du glucose, comme chez les sujets diabétiques). Les hématies, dépourvues de mitochondries, ne sont pas capables non plus d’oxyder les acides gras, mais peuvent métaboliser le glucose car les premières étapes de sa dégra- dation (glycolyse anaérobie) ne nécessitent pas d’oxygène et produisent 2 ATP (le glucose est d’ailleurs le seul nutriment qui peut être partielle- ment dégradé et fournir de l’ATP en absence d’oxygène). Le glucose est donc une molécule essentielle dont la concentration sanguine est fine- ment régulée par de nombreuses hormones (insuline, glucagon, catécho- lamines, glucocorticoïdes) qui agissent principalement sur la production hépatique de glucose, l’utilisation du glucose par les muscles squeletti- ques ou le tissu adipeux. À côté de cette régulation endocrine, le système nerveux joue également un rôle clef dans le contrôle de la glycémie : en modulant directement la production et l’utilisation du glucose mais aussi indirectement en agissant sur la sécrétion d’insuline et de glucagon.

Le maintien de la glycémie est dû à un équilibre permanent entre les apports et l’utilisation de glucose

La glycémie est l’un des paramètres biologiques les plus stables, quel que soit le statut énergétique (à jeun ou nourri) d’un individu. La

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figure S21-P08-C01-1 montre les variations circadiennes des deux principaux nutriments énergétiques utilisés par l’Homme : le glucose et les acides gras. On voit ainsi que la glycémie ne varie que très peu au cours de la journée (entre 5,5 et 7,5 mM, soit un rapport de 1,4 envi- ron) alors que les acides gras peuvent varier dans un rapport de 6,5 (de 700M au réveil à 150-200M en moyenne au cours de la jour- née). Ainsi la glycémie est finement régulée, permettant d’éviter des hypoglycémies ou des hyperglycémies qui seraient rapidement délé- tères pour l’organisme et notamment pour le système nerveux central. La glycémie reste à l’équilibre malgré un renouvellement important du glucose dont la demi-vie dans le sang est de 15 min environ. On estime que l’Homme utilise environ une mole (180 g) de glucose par jour. Il faut donc en permanence une production de glucose pour assu- rer un flux constant du nutriment, notamment en dehors des repas et plus particulièrement pendant le jeûne nocturne de plusieurs heures. La figure S21-P08-C01-2 illustre les différentes sources de glucose per- mettant cet équilibre de la glycémie. Le foie est le principal organe qui produit du glucose entre les repas, par deux voies principales : la glyco- génolyse et la néoglucogenèse. La glycogénolyse qui résulte de l’hydrolyse du glycogène (un foie humain contient environ 150 g de glycogène) est la première voie mobilisée pour produire du glucose [1]. Ainsi, le matin au réveil, l’Homme a pratiquement utilisé la totalité du glycogène hépatique dont le stock sera reconstitué par les apports ali- mentaires. La deuxième source de glucose hépatique est la néoglucoge- nèse qui permet de produire du glucose de novoà partir de substrats glucoformateurs comme le lactate (issu de la glycolyse musculaire) et le glycérol (issu de la lipolyse des triglycérides dans le tissu adipeux). Lactate et glycérol circulants peuvent être captés par les hépatocytes et entrer dans la voie de la néoglucogenèse [2]. À côté de ces principaux substrats glucoformateurs, on trouve des acides aminés (comme l’ala- nine et la glutamine par exemple). La néoglucogenèse issue de ces acides aminés ne commence à être significativement importante qu’au- delà d’un jour de jeûne car elle nécessite la mise en route d’une pro- téolyse, coûteuse d’un point de vue énergétique [2]. Dans une situa- tion « normale » avec un apport alimentaire régulier, seule la néoglucogenèse à partir du lactate et du glycérol est fonctionnelle. En reprenant l’exemple du jeûne nocturne, on estime que la néogluco- genèse devient la source majeure de glucose par rapport à la glycogé- nolyse à partir de 3 h à 4 h du matin [2]. Une autre source de glucose via la néoglucogenèse est celle produite par les reins. Cette voie ne se met en route qu’à partir de 24 h de jeûne environ et peut représenter jusqu’à 30 % de la source de glucose. Il faut également noter que les muscles squelettiques peuvent aussi produire du glucose à partir de réserve de glycogène, mais le glucose issu de cette