Rappels physiologiques sur le Métabolisme des hydrates de Carbonne

Fréquence de la dyslipidémie chez les diabétiques de type 2 dans le service de Médecine Interne du CHU du Point G

Rappels physiologiques sur le Métabolisme des hydrates de Carbonne

Le glucose

C’est le principal support énergétique du métabolisme chez l’homme ; le cerveau et les érythrocytes sont totalement dépendants du glucose. La glycémie (concentration du glucose sanguin) se trouve au centre du métabolisme énergétique. Elle est fixée, d’une part, par la consommation de glucose et, d’autre part, par la synthèse du glucose et son absorption alimentaire. Les notions qui suivent sont importantes pour comprendre le métabolisme des hydrates de carbone (A).

Glycolyse Au sens strict du terme, la glycolyse est la dégradation anaérobie du glucose en lactate dans un sens plus large, c’est également la combustion aérobie du glucose. La glycolyse anaérobie se produit dans les érythrocytes, dans la médullaire rénale et en partie dans le muscle squelettique. La dégradation aérobie du glucose a lieu principalement dans le SNC, dans le muscle squelettique et dans la plupart des autres organes.

Glycogenèse C’est la formation de glycogène à partir du glucose ; elle s’effectue dans le foie et le muscle. La glycogenèse réalise le stockage du glucose et stabilise la glycémie. Le glycogène ne peut être stocké dans le muscle que pour les besoins propres de celui-ci.

La glycogénolyse C’est la dégradation du glycogène en glucose, c’est donc le phénomène inverse de la glycogenèse.

La néoglucogenèse (dans le foie et le cortex rénal) C’est la synthèse de glucose à partir de substances non glucidiques, c’est-à-dire des acides aminés (à partir des protéines musculaires), du lactate (provenant de la glycolyse anaérobie du muscle et de l’érythrocyte) et du glycérol (provenant de la dégradation des lipides).

La lipolyse C’est la dégradation des lipides avec formation de glycérol et d’acides gras libres.

La lipogenèse C’est la synthèse des lipides (stockés ensuite dans le tissu adipeux). Les cellules sécrétrices des îlots de Langerhans du pancréas jouent un rôle prépondérant dans le métabolisme des hydrates de carbone. Les cellules A, B et D des îlots forment une sorte de syncytium fonctionnel. Les cellules A (ou α ; 25% des cellules) produisent le glucagon, les cellules B (ou β 60 % des cellules) produisent l’insuline. En plus, il y a formation de somatostatine dans les cellules D. Ces hormones ont probablement une influence purement locale sur leur formation réciproque (action paracrine). Les principales fonctions des hormones pancréatiques sont : stocker les aliments (pris lors d’un repas) sous forme de glycogène et de graisse (insuline) ; mobiliser à nouveau les réserves énergétiques pendant le jeûne ou le travail, en situation de stress (glucagon ; voir aussi les effets de l’adrénaline) ; et maintenir, ainsi, la glycémie constante. Les effets du glucagon et de l’adrénaline (β-récepteurs) deviennent effectifs grâce à l’AM Pc.

Le Glucagon

Le glucagon est une hormone peptidique comprenant 29 acides aminés. Il est synthétisé dans les cellules A du pancréas. Comme l’insuline, il est stocké dans des granules et excrété par exocytose. Les stimuli essentiels entraînant la sécrétion de glucagon sont la faim (hypoglycémie) et un excès d’acides aminés. Une excitation du sympathique (via les β- récepteurs A) et une diminution de la concentration plasmatique en acides gras provoquent également une sécrétion de glucagon. Une hyperglycémie inhibe la libération de glucagon. Le glucagon est un antagoniste de l’insuline ; son effet principal consiste à augmenter la glycémie et donc assurer partout l’approvisionnement en glucose par : une augmentation de la glycogénolyse (dans le foie et non dans le muscle), et une augmentation de la néoglucogenèse à partir du lactate, des acides aminés (dégradation des protéines = catabolisme) et du glycérol (provenant de la lipolyse). Une augmentation de la concentration plasmatique en acides aminés élève la sécrétion d’insuline ce qui, en l’absence d’apport simultané de glucose, aboutirait à une hypoglycémie. Celle-ci est contrecarrée par une libération de glucagon (hyperglycémiant) provoquée également par les acides aminés. Le glucagon entraîne une augmentation de la néoglucogenèse à partir des acides aminés, ainsi, ces derniers alimentent en partie le métabolisme énergétique. Si, par exemple, un patient reçoit une perfusion d’acides aminés pour stimuler la synthèse protéique, il faut, en même temps, lui administrer du glucose pour empêcher la combustion de ces acides aminés. La somatostatine (SIH) est un inhibiteur de la libération d’insuline et du glucagon (action paracrine) ; elle diminue la vitesse d’assimilation de tous les nutriments au niveau du tube digestif. Les concentrations plasmatiques élevées en glucose, acides animés et acides gras favorisent sa libération. Les catécholamines inhibent sa sécrétion. La SIH a également un effet inhibiteur sur la motilité et la sécrétion du tube digestif. Ainsi, c’est probablement en partie par une boucle de rétroaction qu’elle empêche une surcharge alimentaire rapide. Elle peut aussi agir comme une hormone anti obésité.

La somatotropine (STH) Elle agit à court terme comme l’insuline (par l’intermédiaire de la somatomédine) mais, à long terme, elle est hyperglycémiante (stimulation de la croissance).

Insuline Le pancréas renferme environ 6 à 10 mg d’insuline dont 2 mg environ sont excrétés par jour. Si on injecte 4 μg d’insuline par kilogramme de poids corporel, la glycémie baisse à peu près de moitié. La demi-vie de l’insuline est d’environ 10 à 30 minutes, elle est essentiellement dégradée dans le foie et le rein.

Synthèse de l’insuline

L’insuline est un peptide constitué de 51 acides aminés, formé à partir de la pro insuline (84 acides aminés) par élimination de la chaîne C. Elle contient 2 chaînes (A et B) reliées par 2 ponts disulfures (pont S-S). La pro-insuline est formée dans le réticulum endoplasmique des cellules B. Avec la participation de l’appareil de Golgi, il se forme des granules contenant l’insuline. Grâce à l’AM Pc ces derniers libèrent leur contenu par exocytose dans le milieu extracellulaire. Le principal stimulus de la sécrétion d’insuline est une augmentation de la glycémie (B), Les étapes de la sécrétion d’insuline sont les suivantes : augmentations du glucose plasmatique, du glucose cellulaire, de l’ATP cellulaire, fermeture des canaux K+ à dépolarisation et ouverture des canaux Ca2+, augmentation du Ca2+ cytoplasmique puis (a) sécrétion d’insuline par exocytose et, par rétroaction négative, (b) réouverture des canaux K+. Le glucagon (localement dans le pancréas) et les hormones du tractus digestif, sécrétine, gastrine (cette dernière pouvant agir indirectement par la sécrétine) et le polypeptide inhibiteur gastrique (GIF = gastrique inhibitoire polypeptide) stimulent aussi la libération d’insuline. Éventuellement, il existe aussi un polypeptide libérant l’insuline (IRP =insulinreleasing polypeptide), Par ailleurs, plusieurs acides aminés (lysine, arginine, leucine) et une série d’autres hormones (STH. ACTH, TSH et quelques hormones stéroïdes) provoquent une augmentation de la sécrétion d’insuline. L’adrénaline et la noradrénaline (αrécepteurs) freinent la libération d’insuline. Par exemple, une glycémie trop faible sera enregistrée par le SNC (chémorécepteurs sensibles au glucose) et entraînera, par voie réflexe, une augmentation de la libération d’adrénaline. Le récepteur à insuline est composé de deux sous unités α qui lient l’hormone et de deux sous-unités β (transmembranaires) qui sont des protéines-kinases spécifiques de la tyrosine activée par l’insuline en moins d’une minute. L’étape suivante consiste en un changement des flux de K+ (par le moyen des canaux K+ ATP dépendants) et le complexe hormone-récepteur est internalisé. Les effets ultérieurs (ou parallèles ?) de l’insuline sur le métabolisme intermédiaire et sur la croissance sont inconnus..