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2017-2018
Pauline Alméras
2017-2018
Spécialité SVT - Chapitre 2
Table des matières
I – La glycémie, un paramètre régulé ............................................................................................... 3
II – Les effecteurs de l’homéostat glycémique ................................................................................. 4
A - Le stockage du glucose dans l’organisme ............................................................................... 4
1 - Les formes du glucose ........................................................................................................ 4
2 - Les triglycérides ................................................................................................................... 4
3 - Le glycogène ........................................................................................................................ 4
B – La libération de glucose dans l’organisme ............................................................................. 5
III – Le pancréas : un acteur de l’homéostat glycémique ............................................................. 6
A – Le rôle du pancréas ............................................................................................................ 6
B – Les hormones pancréatiques ............................................................................................. 9
Conclusion – L’homéostat glycémique : une boucle de régulation ........................................... 10
Chapitre 2 – La régulation de la glycémie
La glycémie est en principe relativement stable : on dit que c’est une constante biologique. Nous
allons chercher à comprendre ce que cela signifie, et de quelle façon elle est régulée.
I – La glycémie, un paramètre régulé La glycémie d’une personne varie au cours de la journée.
Pourquoi qualifie-t-on la glycémie de « constante biologique » ?
Comment peut-on vérifier que la glycémie est une « constante » ? -> mesure. Comment ?
Docs 1 et 2 page 184 : on peut mesurer la glycémie à l’aide de lecteur de glycémie :
lecteur capillaire (on pique le bout du doigt ; mesure sur une goutte de sang, résultat
précis) ; mesure en continu à l’aide d’un capteur placé sous la peau durant 1 à 3 jours.
Le principe se base sur l’activité d’une enzyme qui oxyde le glucose : plus il y a de glucose,
plus l’oxydation est rapide.
TP 5
Etape 1 :
- Ce que l’on fait : Pour comprendre ce qu’on entend par « constante biologique », on
compare la glycémie théorique d’une personne, c’est-à-dire celle qu’on obtiendrait sans
régulation, à sa glycémie réellement mesurée.
- Comment on le fait : Pour cela, on calcule la glycémie théorique à l’aide de la formule
donnée (on utilise les fonctionnalités d’un tableur). On construit les courbes de glycémie
réellement mesurée et de la glycémie théorique pour pouvoir les comparer.
- Résultats attendus : on s’attend à ce que la glycémie réelle varie moins que la glycémie
théorique obtenue sans régulation.
Etape 3 : impression des courbes + phrase de commentaire
Etape 4 : D’après les courbes obtenues, on constate que les valeurs de la glycémie ne
correspondent pas à une simple balance entre les apports de glucose et son utilisation pas
l’organisme. Bien qu’elle varie légèrement, la glycémie mesurée est remarquablement stable par
rapport à la glycémie théorique. Elle est donc régulée.
Remarque : de nombreux paramètres sont régulés dans l’organisme : taux de calcium
(calcémie) ; de cholestérol (cholestérolémie)… Cet équilibre dynamique est appelé homéostasie.
II – Les effecteurs de l’homéostat glycémique Le fait que la glycémie soit régulée implique qu’il existe des organes capables de stocker et de
libérer du glucose : ce sont les effecteurs de l’homéostat glycémique.
A - Le stockage du glucose dans l’organisme Comment se fait le stockage du glucose dans l’organisme après son absorption au niveau
intestinal ?
(Remarque : le glucose fait augmenter la pression osmotique : si on en mettait beaucoup tel quel
dans la cellule, cela entraînerait une sorte entrée d’eau et la cellule éclaterait. Il faut donc stocker
le glucose sous la forme d’autres molécules)
1 - Les formes du glucose
Doc 1 page 186. -> Répondre à la question 1.
On injecte du glucose radioactif à une souris. On constate que la quantité de glucose radioactif
diminue tandis que celle du glycogène et des acides gras radioactifs augmente : on peut penser
que ces molécules constituent une forme de stockage du glucose. Ceci est confirmé par
l’observation des molécules : le glycogène est un assemblage de molécules de glucose ; les
triglycérides (« gras ») sont formés à partir de glucose et d’acides gras.
2 - Les triglycérides
Les triglycérides s’accumulent dans les adipocytes, cellules des tissus adipeux, sous forme de
gouttelettes. Ces triglycérides constituent la plus grande réserve de glucides dans l’organisme.
On en trouve également dans les cellules du foie.
3 - Le glycogène
Le glycogène étant constitué d’un grand nombre de molécules de glucose, sa synthèse permet
d’agir rapidement sur la glycémie.
On cherche maintenant à savoir quels sont les organes qui stockent le glucose sous forme de
glycogène.
TP 6 – Recherche de la présence de glycogène dans quelques organes
Le glucose est stocké sous forme de glycogène dans le foie et dans les muscles.
Le foie comporte une concentration en glycogène plus importante que les muscles.
Hépatocytes = cellules du foie Myocytes = cellules des muscles
Adipocytes = cellules des tissus adipeux
Glucose
Glycogène Triglycérides
Glucose
Glycogène
Glucose
Triglycérides
Stockage du glucose dans l’organisme
Glycogénogenèse
Glycogénogenèse
Lipogenèse
Lipogenèse
Parmi les organes capables de stocker le glucose, le foie a une position anatomique stratégique.
-> expliquer pourquoi à partir du doc 4 p185.
Le foie reçoit le sang en provenance des intestins par la veine porte. Cette position anatomique
lui permet d’absorber rapidement l’excès de glucose suite à un repas.
B – La libération de glucose dans l’organisme Quels sont les organes capables de libérer du glucose dans le sang ?
1 – Des réserves mobilisables rapidement
TP 7 – Expérience du type foie lavé de Claude Bernard
Pour qu’un organe puisse libérer du glucose, il doit d’abord être capable d’en stocker : les
candidats sont donc le foie, les muscles et les tissus adipeux.
Seul le foie est capable de libérer rapidement du glucose et donc de rectifier la glycémie.
Les réserves de glycogène sont rapidement utilisables. Mais les réserves des muscles sont
« privées », c'est-à-dire seulement utilisables par le muscle. Celles du foie sont « publiques »,
c'est-à-dire que le glucose produit par glycogénolyse est libéré dans le sang, et donc utilisable
par tous les organes. Cette différence de fonctionnement s’explique par un équipement
enzymatique différent entre les cellules musculaires et les cellules hépatiques ( = du foie).
2 – Des réserves mobilisables sur le long terme
Question 2 page 189
Lors d’un jeûne prolongé, les tissus adipeux produisent du glycérol à partir des triglycérides
(c’est la lipolyse). Mais ce glycérol libéré dans le sang ne peut pas être utilisé directement par les
cellules. Il doit être transformé en glucose par le foie (on parle de néoglucogenèse). La
production de glucose à partir des triglycérides est donc indirecte. Elle intervient sur le long
terme.
Au quotidien, la libération de glucose pour maintenir la glycémie est due uniquement au
foie.
III – Le pancréas : un acteur de l’homéostat glycémique
A – Le rôle du pancréas
Quel est le rôle du pancréas dans la régulation de la glycémie ?
1 – Le pancréas, un organe à double fonction
Document 1 : Une conséquence surprenante de l’ablation du
pancréas
« En 1890, deux physiologistes allemands, Mering et Minkowski, étudient le rôle des enzymes digestives sécrétées par le pancréas. Ils réalisent chez un chien la première ablation totale de pancréas (ou pancréatectomie). Des résultats inattendus attirent leur attention. L’animal urine abondamment (on parle de polyurie). De plus, ses urines attirent les mouches, du fait de la présence anormale de glucose (glycosurie). La pancréatectomie totale provoque un amaigrissent, un affaiblissement puis la mort de l’animal au bout d’un mois. La glycosurie traduit une hyperglycémie. En effet, on sait aujourd’hui que les reins laissent d’abord filtrer le glucose plasmatique dans l’urine en formation, puis le réabsorbent grâce à des transporteurs. Si la concentration de glucose dépasse un certain seuil, ces transporteurs sont saturés et la réabsorption de glucose n’est pas totale. »
D’après Rémi Cadet, L’invention de la physiologie.
Document 2 : Différents types de glandes
Une glande endocrine est un organe interne (une glande) qui sécrète des hormones dans la
circulation sanguine, lesquelles exercent alors leur action spécifique sur des organes - ou des
cellules - cibles distants.
Une glande exocrine est une glande qui sécrète des substances destinées à être expulsées dans
le milieu extérieur de l'organisme, c'est-à-dire de la peau, du tube digestif ou de l'arbre
respiratoire.
Document 3 : Observation microscopique du pancréas et schéma d’interprétation
Photo de pancréas vu au microscope, X600
Consignes :
1. Sur le schéma du document 1, localisez le pancréas en le repassant en couleur.
2. D’après le document 1, indiquez quels sont les deux rôles du pancréas.
- Rôle dans la digestion
- Rôle dans la régulation de la glycémie
3. Légendez la vue microscopique de pancréas en vous basant sur le schéma
d’interprétation.
4. D’après les documents 1 et 2, colorez le schéma d’interprétation :
- En rouge, les capillaires sanguins
- En jaune, la partie exocrine
- En vert, la partie endocrine
5. Quelle partie du pancréas intervient dans la régulation de la glycémie ? Justifiez.
Le pancréas intervient dans la régulation de la glycémie. Or il n’est pas capable de
stocker ou de libérer du glucose. On peut donc supposer iu_ qu’il modifie le stockage et
la libération de glucose par les organes effecteurs. Il a donc une action à distance sur ces
organes, ce qui implique l’intervention d’hormones. C’est donc la partie endocrine qui
intervient dans la régulation de la glycémie, donc les ilôts de Langerhans.
2 – La découverte de la fonction hormonale du pancréas
Lorsqu’on souhaite savoir si un organe a une action hormonale, on fait toujours le même type
d’expériences :
- Ablation : supprime l’effet de l’organe
- Greffe de l’organe : lors d’une greffe, la circulation sanguine est rétablie, mais pas la
circulation nerveuse. Si l’activité de l’organe est rétablie, cela suggère une action par
voie sanguine donc hormonale.
- Injection : on injecte les substances que l’on soupçonne d’être des hormones pour
tester leurs effets.
- Caractérisation : détermination de la nature chimique des hormones
L’expérience d’Hédon est une expérience d’ablation/greffe/ablation. On constate que chez un
chien privé de pancréas, une greffe permet de faire baisser fortement la glycémie. Lorsque le
greffon est enlevé, la glycémie augmente fortement, ce qui fait que du glucose en excès se
retrouve dans les urines (glycosurie).
L’expérience de Banting est une expérience d’ablation/injections. On constate que les injections
d’extraits d’ilots de Langerhans du pancréas entrainent une baisse temporaire importante de la
glycémie.
Ces expériences montrent que le pancréas intervient dans la régulation de la glycémie, et que
cette action se fait par voie hormonale. Des analyses ultérieures ont permis de mettre en
évidence dans l’extrait d’îlots de Langerhans deux « principes actifs » = hormones, aux effets
opposés : l’insuline et le glucagon.
Définitions : Une hormone est une molécule ayant les caractéristiques suivantes :
- synthétisée par une cellule
- libérée dans le milieu intérieur suite à un stimulus (signal)
- véhiculée par le sang
- capable de modifier l’activité de cellules cible en se fixant sur des récepteurs spécifiques.
Une cellule qui produit une hormone est dite endocrine.
3 – Le pancréas à la base de l’homéostat glycémique
Doc 3 page 191
La technique d’immunofluorescence permet de colorer spécifiquement une molécule donnée à
l’aide d’un anticorps. On colore ici le glucagon et l’insuline. On peut ainsi visualiser quelle partie
du pancréas sécrète quelle hormone.
Exemple de repérage des cellules β et des cellules α par technique d’immunofluorescence
(anticorps anti-insuline avec pigment vert et anticorps anti-glucagon avec pigment rouge)-
d’après Bac Nantes, Rennes,... juin 1989-
Interpréter cette expérience et indiquez quel rôle le pancréas pourrait avoir dans la régulation de
la glycémie.
Dans les cellules bêta, la libération de l’hormone insuline est stimulée par la présence de glucose
(glycolyse, formation d’ATP), tandis que dans les cellules alpha la libération de l’hormone
glucagon est inhibée par la présence de glucose.
Le pancréas adapte ainsi ses productions d’hormones au taux de glucose sanguin : c’est le
capteur de la glycémie.
Réaliser un schéma d’ilot avec les 2 types de cellules et les hormones produites.
B – Les hormones pancréatiques
Comment les hormones pancréatiques peuvent-elles agir sur la glycémie ?
Exercice
L’insuline est sécrétée en cas d’hyperglycémie : on peut donc penser qu’elle est
hypoglycémiante, donc elle entraîne un stockage du glucose par l’organisme. On peut
donc penser qu’elle agit sur le foie, les muscles, et les tissus adipeux. Le glucagon est
sécrété en cas d’hypoglycémie, on peut donc penser qu’il est hyperglycémiant, donc qu’il
entraîne une libération de glucose par l’organisme. On peut donc penser qu’il agit sur le
foie.
Le doc 1 (marquage radioactif des hormones) confirme cette hypothèse (l’insuline se fixe
sur toutes les cellules, mais en plus grande proportion sur les cellules des organes capables
de stocker le glucose).
Le doc 2 (marquage par immunofluorescence) permet de préciser le lieu de fixation des
hormones : elles se fixent à la surface des cellules cible, sur des récepteurs membranaires.
Au niveau cellulaire, l’insuline favorise la glycogénogénèse, ce qui implique d’utiliser du
glucose provenant du sang, donc la glycémie diminue. De plus, elle inhibe la glycogénolyse,
donc il y a moins de glucose libéré dans le sang, ce qui contribue également à faire baisser
la glycémie. Elle est donc bien hypoglycémiante.
Le glucagon favorise la glycogénolyse, donc il y a plus de glucose libéré dans le sang, et il
inhibe la glycogénogénèse donc il y a moins de glucose prélevé dans le sang : donc il
entraine une augmentation de la glycémie : il est bien hyperglycémiant.
Lorsqu’on ingère du glucose, la glycémie augmente. Les cellules alpha sécrètent donc moins de
glucagon tandis que les cellules bêta sécrètent plus d’insuline. Il y a donc moins de libération de
glucose dans le sang, et plus de stockage. Donc cela entraine une baisse de la glycémie, d’où un
retour rapide de la glycémie à la normale.
Conclusion – L’homéostat glycémique : une boucle de régulation Bilan : Comment fonctionne l’ensemble de l’homéostat glycémique ?
Un homéostat est un système de régulation. L’homéostat glycémique c’est le système de
régulation de la glycémie.
Tout homéostat comporte les éléments suivants :
1 – On a un paramètre qu’il est important de stabiliser (donc qu’il faut réguler)
Il faut capter les variations de cette valeur et intégrer les informations.
2 – Donc il existe quelque chose qui capte les variations, qui est capable de « comparer » la
valeur mesurée à une valeur de référence.
Il faut que le fait d’avoir capté la variation débouche sur une réaction de l’organisme.
3 – Donc il existe un signal (système de commande)
Il faut une réaction adaptée qui permette le retour à la valeur d’origine.
4 – Donc il existe quelque chose qui peut soit faire augmenter la valeur, soit la faire diminuer.
C’est le ou les effecteur(s).
Schéma du fonctionnement d’un système de régulation = d’un homéostat
Si on prend l’exemple de la régulation de la température d’une pièce qu’on veut maintenir à
17°C (climatiseur)
1 – La grandeur à réguler est la température.
2 – La température est captée par le thermostat et comparée à la valeur de référence c'est-à-dire
17°C. Le thermostat joue le rôle de « capteur comparateur ».
3 – Le thermostat envoie aux effecteurs (ventilateurs et chauffage) un signal électrique adapté.
4 – Les effecteurs modifient leur action : si la température était plus basse que 17, le chauffage se
met en route (ventilateur éteint), si elle était plus haute il s’éteint (ventilateurs s’allument), ce qui
devrait permettre à la pièce d’atteindre une température plus basse.
Précisez dans le cas de l’homéostat glycémique : le paramètre réglé, la valeur de consigne, la
nature des capteurs, le système de commande et le système effecteur. Proposer une
représentation de cette boucle de régulation sous forme de schéma (1 seul schéma général, ou
2 schémas : un pour l’hypoglycémie, un pour l’hyperglycémie).
2 exemples de schéma au tableau. Chacun construit son schéma personnel.
