Term spé SVT. Test 48. Flux de glucose : Régulation et glycémie

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Terminales spé SVTTest 48 de connaissancesProduire le Mouvement Flux de glucose : Régulation de la glycémie.

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34 questions

START

By ProfSVT71

Question 1

Question 2

Question 3

Question 4

Question 5

Question 6

Question 7

Question 8

Question 9

Question 10

Question 12

Question 11

Question 13

Question 14

Question 15

Question 16

Question 18

Question 17

Question 21

Sommaire

Question 20

Question 19

Question 22

Question 23

Question 24

Question 25

Question 26

Question 28

Question 27

Question 29

Question 30

Question 31

Question 32

Question 33

Question 34

sommaire

QUESTION 1

Qu'a découvert Paul Langerhans en 1869 ?

Réponse

En 1869, Paul Langerhans, anatomo-pathologiste allemand, remarque que le pancréas est constitué de deux catégories de cellules : au milieu des cellules sécrétrices de suc pancréatique, il existe des petits amas de cellules non connectées aux canaux collecteurs du suc pancréatique. Ces amas cellulaires portent aujourd’hui son nom : les îlots de Langerhans.

Paul Langerhans, anatomo-pathologiste allemand (1847-1888)

Coupe de pancréas montrant les îlots de Langerhans

709px-Paul_Langerhans_1878, domaine publique, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Paul_Langerhans_1878.jpg

Langerhanssche_Insel, par Polarlys,propre travail, via Wikimédia Commons, CC-BY-SA-3.0-migré, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Langerhanssche_Insel.jpg

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QUESTION 2

Réponse

Quelle est la fonction des îlots de Langerhans ?

On sait aujourd’hui que ces îlots ont une fonction endocrine, c'est-à-dire qu’ils libèrent des hormones. L’élucidation de leur rôle pris un demi-siècle.

Organisation du pancréas

2424_Exocrine_and_Endocrine_Pancreas, par Collège OpenStax, Via wikimedia commons, CC-BY-3.0, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:2424_Exocrine_and_Endocrine_Pancreas.jpg

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QUESTION 3

Réponse

En 1889, la structure du pancréas est connue mais sa fonction pas en totalité. Oskar Minkowski et Joseph Von Mering, médecins respectivement allemand et prussien, découvrent que l’ablation du pancréas chez un chien provoque une hyperglycémie. Une ligature du canal de Wirsung transportant le suc pancréatique ne reproduit pas cet effet. Qu'en ont-ils déduit ?

Si le pancréas possède bien une partie exocrine libérant des sucs digestifs qui n’interviennent pas dans la régulation de la glycémie, il doit donc, en plus de ce rôle, libérer une substance qui régule la glycémie.

Résultats de l’expérience Minkowski et Von Mering

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QUESTION 4

Emmanuel Hédon remarqua qu’après une greffe de pancréas, la glycémie baissait puis augmentait de nouveau une fois le greffon supprimé. Qu'en a-t-il déduit ?

Réponse

Il supposa que la régulation de la glycémie par le pancréas se faisait par l’intermédiaire de la régulation sanguine et donc de manière hormonale.

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Réponse

Quand l'existence d'une hormone hypoglycémiante pancréatique a-t-elle été mise en évidence?

QUESTION 5

C’est en 1921 que Frédrick Banting (1891-1941) médecin canadien et un jeune médecin américano-canadien, Charles Herbert Best, cherchent à prouver l'hypothèse du professeur Hédon à savoir que le pancréas libère une hormone. Pour ce faire, ils enlèvent le pancréas d’un chien puis réalisent diverses injections intraveineuses. Ils injectent tout d’abord de l’extrait de pancréas et constatent une baisse de la glycémie : ils en déduisent que le pancréas contient une substance hypoglycémiante. En injectant des extraits de pancréas bouilli, la glycémie ne baisse pas. Ils en déduisent que le pancréas contient bien une substance hypoglycémiante qui, si elle est dénaturée par la chaleur, n’agit pas. En collaboration avec Macleod (1876-1935) scientifique britannique et avec le chimiste James Collip, ils isolèrent l’hormone en 1921 et soignèrent pour la première fois un jeune patient âgé de 14 ans, Léonard Thompson, atteint de diabète « sucré », lui sauvant au passage la vie.

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QUESTION 6

Comment nomme-t-on l'hormone hypoglycémiante pancréatique ?

Réponse

L’hormone fut d’abord nommée « pancréine » par le médecin roumain Nicolae Paulescu qui avait essayé de l’isoler un an avant Banting mais sans obtenir d’extraits stables. Elle fut ensuite nommée «insuline » par Edward Albert Sharpey-Schafer, physiologiste anglais.

Monomère d'insuline humaine

InsulinMonomer.jpg par Isaac Yonemoto., via wikimedia commons, CC-BY-2.5, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:InsulinMonomer.jpg?uselang=fr

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QUESTION 7

En 1943, C.J. Dunn constate que l’injection d’une substance chimique, l’alloxane, provoque les mêmes troubles de la glycémie qu’une ablation du pancréas, c’est à dire une augmentation de la glycémie ainsi qu'une destruction des îlots de Langerhans. Qu'en a-t-il déduit ?

Réponse

En 1943, C.J. Dunn constate que l’injection d’une substance chimique, l’alloxane, provoque les mêmes troubles de la glycémie qu’une ablation du pancréas, c’est à dire une augmentation de la glycémie ainsi qu'une destruction des îlots de Langerhans.Il en a déduit que les îlots contiennent des cellules capables de produire l’hormone hypoglycémiante qu’est l’insuline.Les îlots de Langerhans ont donc une fonction endocrine.

Coupe de pancréas montrant les îlots de Langerhans

Langerhanssche_Insel, par Polarlys,propre travail, via Wikimédia Commons, CC-BY-SA-3.0-migré, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Langerhanssche_Insel.jpg

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QUESTION 8

Quelle est l'hormone hyperglycémiante produite par le pancréas ?

Réponse

En 1923, Charles Kimball et John Murlin émirent l’hypothèse que s’il existait une hormone hypoglycémiante, il devait forcément en exister une qui avait une action antagoniste à savoir une action hyperglycémiante. C'est le glucagon.

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QUESTION 9

Qui a découvert le glucagon ?

Réponse

Molécule de glucagon, représentation 3D rubanée

PBB_Protein_GCG_image, par http://en.wikipedia.org/wiki/User:ProteinBoxBot, via Wikimédia communs, domaine publique, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:PBB_Protein_GCG_image.jpg

En 1953, Alfred Staub isole et détermine la composition chimique du glucagon. Le glucagon est une hormone peptidique sécrétée par les cellules α des îlots de Langerhans. Chez l’Homme, il est composé de 29 acides aminés organisés selon la séquence suivante : NH2-His-Ser-Gln-Gly-Thr-Phe-Thr-Ser-Asp-Tyr-Ser-Lys-Tyr-Leu-Asp- Ser-Arg-Arg-Ala-Gln-Asp-Phe-Val-Gln-Trp-Leu-Met-Asn-Thr-COOH.

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QUESTION 10

Quelles cellules des îlots de Langerhans produisent l'insuline et le glucagon ?

Réponse

L’insuline est produite par des cellules situées au centre des îlots de Langerhans et que l’on appelle des cellules β.Le glucagon est produit par des cellules situées à la périphérie des îlots de Langerhans et que l’on appelle des cellules α.

Localisation des cellules productrices des hormones régulatrices de la glycémie dans un îlot de Langerhans : cellules β pour l’insuline en bleu et cellules α pour le glucagon en rouge (révélation par immunocoloration)

Human_pancreatic_islet, par Afférent propre travail, Généré au Laboratoire de développement du système nerveux, FSBI Human Morphology SRI RAMS, Moscou, via Wikimédia Commons,

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QUESTION 11

Quelle est la fonction du glucagon ?

Réponse

Le glucagon a une action sur les réserves de glucose, facilitant ainsi sa libération.Le glucagon est produit en cas de baisse de la glycémie, après des périodes de jeûne ou d’activité physique. En effet, dans un milieu de culture contenant des îlots de Langerhans, on remarque que plus la quantité de glucose du milieu de culture est importante, plus la concentration en glucagon mesurée dans ce milieu diminue. On en déduit que la quantité de glucagon libérée dépend de la concentration en glucose.

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QUESTION 12

Comment agit le glucagon ?

Réponse

Le glucagon est une hormone hyperglycémiante modifiant l’activité des enzymes liées au glycogène. En effet, on observe après une perfusion de glucagon, que l’activité de la glycogène synthase diminue et que celle de la glycogène phosphorylase augmente.La première étant responsable de la formation intracellulaire de glycogène à partir du glucose provenant du sang, si son activité diminue alors, la glycémie augmente car le glucose n’est plus stocké sous forme de glycogène.Si l’activité de la glycogène phosphorylase augmente alors la libération de glucose dans le sang est augmentée. La combinaison des 2 actions concourt à augmenter le taux de glucose du sang.

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QUESTION 13

Comment le glucagon modifie-t-il l'activité des enzymes intracellulaires ?

Réponse

Comme toute hormone, le glucagon possède des cellules cibles dont les cellules du foie font partie, en plus de celles du cerveau, des reins et des muscles lisses intestinaux. Il se fixe sur un récepteur membranaire spécifique de type récepteur métabotrope à protéine G, appelé récepteur GPCR. La fixation du glucagon sera à l’origine d’une série de réactions biochimiques modifiant l’activité de la cellule cible. En effet, le glucagon en se fixant sur son récepteur GPCR provoque une série de réactions en chaîne qui se terminent par l'activation de la phosphorylase a, enzyme responsable de la libération de glucose 1-phosphate à partir de glycogène.

Cascade de réactions suite à la fixation du glucagon sur son récepteur GPCR

762px-Glucagon_Pathway, par FrozenMan propre travail, via Wikimédia Commons, CC-BY-SA-4.0 https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Glucagon_Activation.png

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QUESTION 14

Comment définir l'insuline ?

Réponse

L’insuline est une hormone peptidique sécrétée par les cellules β des îlots de Langerhans dans le pancréas.

InsulinMonomer, par Isaac Yonemoto., Transféré de en.wikipedia à Commons. Premier téléchargement sur en.wp par Takometer, via Wikimédia Commons, CC-BY-2.5https://commons.wikimedia.org/wiki/File:InsulinMonomer.jpg

Modèles moléculaires de l’insuline

îlot pancréatique de souris visualisé par immunofluorescence, taille 326µm

1200px-Mouse_pancreatic_islet, par Jakob Suckale prorpe travail, généré dans le laboratoire Solimena, Institut Paul Langerhans de Dresde, via wikimedia commons, CC-BY-SA-3.0, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mouse_pancreatic_islet.jpg

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QUESTION 15

Quel est l'effet d'une injection d'insuline sur la glycémie ?

Réponse

On réalise des injections d’insuline puis de glucagon à un chien et on mesure la variation de la glycémie. On remarque qu’en cas d’injection d’insuline, la glycémie diminue.

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QUESTION 16

Qu'est-ce qu'une hormone hypoglycémiante ?

Réponse

Une hormone hypoglycémiante est une hormone qui provoque le stockage du glucose sanguin et donc la baisse de la glycémie.

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QUESTION 17

Qu'est-ce que l'indice glycémique ?

Réponse

L'indice glycémique est un critère de classement des aliments contenant des glucides. Il est basé sur leurs effets sur la glycémie durant les deux heures suivant leur ingestion. Il donne une indication sur la capacité d'un aliment à augmenter la glycémie, c'est-à-dire la concentration de glucose dans le sang.

Indice glycémique de certains aliments

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QUESTION 18

Comment mesure-t-on l'index glycémique d'un aliment ?

Réponse

L'index glycémique d'un aliment se mesure par rapport à celui du glucose qui est de 100. Un index glycémique de 80 signifie que l'augmentation de la glycémie avec cet aliment correspond à 80 % de celle obtenue avec du glucose.

Indice glycémique de certains aliments

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QUESTION 19

Que nomme-t-on "insulinémie" ?

Réponse

Le taux d’insuline dans le sang est appelé insulinémie. La sécrétion d’insuline est différente en fonction des aliments : elle est d’autant plus forte que l’aliment possède un indice glycémique élevé.

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QUESTION 20

À quoi sert le stockage du glucose ?

Réponse

Le stockage du glucose permet de maintenir la glycémie à sa valeur consigne de 1g/L.Chez un chien pancréatectomisé, des biopsies régulières montrent une diminution constante de la teneur en glycogène du foie. Des injections d’insuline permettent au foie de retrouver un stock de glycogène élevé.

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QUESTION 21

Comment se déroule la mise en réserve du glucose sous la forme de glycogène ?

Réponse

L’insuline stimule la glycogénogenèse en augmentant l’activité de la glycogène synthase et en diminuant celle de la glycogène phosphorylase.

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QUESTION 22

Comment l'insuline favorise-t-elle l'absorption de glucose par les cellules musculaires ?

Réponse

Au niveau des cellules cibles, l’insuline facilite la pénétration du glucose dans les cellules en augmentant la perméabilité au glucose de leur membrane, grâce à la stimulation de la synthèse d’un récepteur au glucose GLUT4 et à la translocation de celui-ci vers la membrane.

Effet de la fixation de l’insuline sur son récepteur

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QUESTION 23

Comment définir l'homéostasie ?

Réponse

L’homéostasie est un phénomène par lequel un facteur clé (par exemple, la température) est maintenu autour d'une valeur bénéfique pour le système considéré, grâce à un processus de régulation. Le concept de l'homéostasie a été initié par le médecin et physiologiste français Claude Bernard en 1866.

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QUESTION 24

Comment définir l'homéostasie glycémique ?

Réponse

On appelle homéostasie glycémique la capacité d'un système à maintenir la glycémie à sa valeur consigne, quelles que soient les contraintes externes.

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QUESTION 25

Quelles sont les trois composantes d'un système réglant un paramètre ?

Réponse

Un paramètre à régler est contrôlé par un système réglant. Ce dernier est constitué de 3 composants : des capteurs contrôlant le niveau du paramètre et des effecteurs aux actions différentes permettant de réguler la valeur du paramètre soit à la baisse soit à la hausse, et ce, sous l'action de différents messagers.

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QUESTION 26

Quels sont les capteurs du système réglant la glycémie ?

Réponse

Le maintien de la glycémie à la valeur consigne est assuré par l’intervention permanente de capteurs, les cellules α et β des îlots de Langerhans (pancréas endocrine). Elles détectent les écarts de la glycémie par rapport à la valeur consigne.

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QUESTION 27

Quels sont les messagers intervenant dans la régulation de la glycémie ?

Réponse

Les îlots de Langerhans sont richement vascularisés et réagissent en sécrétant davantage d’insuline ou davantage de glucagon. La quantité de ces hormones circulant dans le sang a valeur de message.

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QUESTION 28

Quels sont les effecteurs de la régulation de la glycémie ?

Réponse

Les effecteurs, dont les cellules possèdent les récepteurs aux hormones, répondent en corrigeant l’écart constaté et ramènent la glycémie à la valeur consigne : le foie en libérant ou en absorbant du glucose, les muscles et les cellules adipeuses principalement en absorbant du glucose.

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QUESTION 29

Comment réagit le système réglant en cas d'hyperglycémie ?

Réponse

En cas d'hyperglycémie, les cellules β produisent d’avantage d’insuline, afin d’éviter une élévation de la glycémie au-delà de 3 g.L-1. Cette hormone hypoglycémiante agit sur les cellules cibles spécifiques en se fixant sur des récepteurs membranaires par complémentarité de forme. Pour cela, elle stimule : - la production de transporteurs de glucose (ce qui augmente la perméabilité de la membrane au glucose) permettant l’entrée de glucose dans les cellules et sa consommation par celles-ci,-la glycogénogenèse en augmentant l’activité de la glycogène synthase, entraînant la polymérisation des molécules de glucose et permettant ainsi le stockage du glucose sous forme de glycogène par les cellules hépatiques et musculaires,- la lipogenèse avec stockage du glucose sous forme de triglycérides (un glycérol associé à 3 acides gras), dans le foie et les adipocytes.

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QUESTION 30

Comment réagit le système réglant en cas d'hypoglycémie ?

Réponse

En cas d'hypoglycémie, afin d’éviter une baisse de la glycémie sous 0.5 g.L-1, il y a une augmentation de la production de glucagon par les cellules α de la périphérie des îlots de Langerhans. Cette hormone hyperglycémiante possède une action essentiellement hépatique en diminuant le stockage du glucose sous forme de glycogène. Le glucagon baisse l’activité de la glycogène synthase, augmente l’activité de la glycogène phosphorylase et donc stimule la dégradation (hydrolyse) du glycogène dans le foie afin de libérer du glucose dans le sang et le mettre à la disposition de tous les organes (hydrolyse du glycogène ou glycogénolyse).

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QUESTION 31

Quels sont les éléments du système réglant l'homéostasie glycémique ?

Réponse

Un système de capteurs d’informations détectant les écarts de glycémie et constitué des cellules des îlots de Langerhans.Un système de messagers hormonaux (insuline et glucagon).Un système effecteur permettant de corriger les écarts comprenant le foie, les muscles et le système adipeux.

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QUESTION 32

Pouvez-vous dessiner un schéma bilan de ce système homéostasique ?

Réponse

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QUESTION 33

Pourquoi la réserve musculaire est-elle qualifiée de réserve "égoïste" ?

Réponse

On parle de réserve égoïste car il n’y a pas de mise à disposition de cette réserve pour les autres organes. Les muscles n’interviennent donc pas dans la régulation de l’hypoglycémie.

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QUESTION 34

Que se passe-t-il en cas d'effort musculaire prolongé lorsque les réserves de glycogène musculaire et hépatique sont épuisées ?

Réponse

Afin d’éviter une hypoglycémie, quand les ressources en glycogène musculaire et hépatique sont presque épuisées, d’autres voies métaboliques prennent le relais dans l’apport en glucose aux cellules musculaires.Le tissu adipeux est la réserve la plus importante de l’organisme mais son utilisation est très indirecte. Il faut que les triglycérides, par lipolyse, soient transformés en glycérol et en acides gras.Le glycérol sera transporté par le sang jusqu’au foie pour y être transformé en glucose par néoglucogenèse. Les acides gras intègreront la mitochondrie et subiront une β –oxydation à l’origine de molécules d’acétylCoA qui pourront intégrer le cycle de Krebs.

The End !!