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Etude de la consommation cérébrale de glucose

Etude de la consommation cérébrale de glucose, en tomographie par émission de positons (TEP).

MORT NEURONALE, NEUROPROTECTION ET NEUROTRANSMISSION - CAEN
© CNRS Photothèque / MEDARD, Laurence
Référence : 1997d00579

 

 

La glycémie est la concentration plasmatique de glucose. Sa valeur physiologique, c'est-à-dire la valeur compatible avec la vie des cellules, oscille en permanence autour de 1 g.l-1 malgré des variations de l’apport et des besoins énergétiques des cellules de l’organisme.
La glycémie est ajustée sous l’action d’hormones sécrétées par les cellules endocrines du pancréas qui détectent les variations de la glycémie au cours d’une journée et agissent sur la gestion des stocks de glucose.

 

 

 

Patch-clamp sur une coupe de cerveau de souris

 

 

 

 

Cellules de pancréas d'embryon de poulet

 

 

 

 

Cellules de foie embryonnaire de poulet

 

 

 

 

Modélisation 3D de la molécule d'insuline humaine

 

 

 

Variation de l’apport et de l’utilisation du glucose

Le glucose est un nutriment issu de l’alimentation glucidique. Au cours d’une journée, les apports de glucose, et donc la glycémie, varient. Après un repas, la glycémie peut atteindre 1.3 g.l-1. A jeun ou au cours d’un exercice physique, elle peut s’abaisser jusqu’à 0.8 g.l-1.
Les cellules, qui utilisent continuellement le glucose comme source d’énergie, ont des besoins différents selon leur activité. Les cellules des muscles, par exemple, sont particulièrement demandeuses de glucose au cours d’un effort bref. Elles en font d’ailleurs des réserves pour leur propre utilisation sous forme de glycogène. Les cellules du cerveau, quant à elles, ne peuvent pas faire de réserves et ont besoin d’être approvisionnées en glucose de façon continue.

 

Régulation de la glycémie : l’homéostat glycémique

Le système de régulation de la glycémie tend à maintenir constante la concentration plasmatique du glucose autour de 1 g.l-1.
Les cellules alpha et bêta du pancréas sont les “capteurs” de la glycémie. Regroupées dans la partie endocrine du pancréas (les îlots de Langerhans), elles sont sensibles aux variations de la glycémie et sécrètent des hormones régulatrices, glucagon et insuline, en fonction de la glycémie.
Les cellules du foie, des muscles et du tissu adipeux sont les effecteurs de la régulation de la glycémie. Elles assurent le prélèvement du glucose, en cas d’excès, et sa restitution par les cellules hépatiques uniquement, en cas de besoin.

  • Quand la glycémie s’abaisse:

Le glucagon, hormone hyperglycémiante, est sécrété en plus grande quantité par les cellules alpha. Il n’agit que sur les cellules du foie qui sont les seules à posséder des récepteurs appropriés. Sa fixation induit l’hydrolyse des stocks de glycogène en glucose et sa libération dans la circulation sanguine. Ainsi, la glycémie augmente.

  • Quand la glycémie augmente :

L’insuline, hormone hypoglycémiante, est sécrétée en plus grande quantité par les cellules bêta. Cette hormone est déversée dans les nombreux capillaires sanguins à proximité des îlots de Langerhans et agit sur les organes effecteurs en induisant le stockage de l’excédent de glucose : dans les cellules hépatiques et musculaires, le glucose est mis en réserve sous forme de glycogène et dans les cellules adipeuses sous forme de lipides, les triglycérides. Ainsi, la concentration de glucose dans le sang diminue.


Des perturbations du système de régulation de la glycémie peuvent exister, c’est le cas lors du diabète, maladie caractérisée par une hyperglycémie chronique. Une glycémie inférieure à 0.7 g.l-1, caractérisant une hypoglycémie, est pathologique et conduit à un coma mortel.

 

Un peu d'histoire

  • Expérience du foie lavé réalisée par le physiologiste Claude Bernard au XIXe siècle.
  • Découverte du rôle régulateur du pancréas par Joseph Von Mering et Oscar Minkowski en 1889.
  • Description des cellules alpha et bêta par l’anatomiste Paul Langerhans en 1869.
  • Proposition par William Bayliss et Ernest-Henry Starling du terme hormone, désignant une substance sécrétée dans la circulation sanguine, vers 1905.
  • Découverte de l’insuline par l’équipe de Frederick Grant Banting en 1921. (Prix Nobel 1923)
  • Elaboration d’une méthode d’analyse de la structure moléculaire des protéines, dont l’insuline, par Frederick Sanger. (Prix Nobel 1958)

 

 

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