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R e p i le 1 5 fkvrier 1938.
SYSTEME GLYCOGBNOLYTIQUE HORMONAL: SUR LE MBCANISME DE L’ACTION GLYCOGENOLYTIQUE
DE L’ADRENALINE
DANS CE MGCANISME ET LE RULE DE L’HORMONE HYPOPHYSAIRE
PAR
Leon KEPINOV I Lnborafoire de Physiologie de Z’lnstlfui de Biologke physico-rhivnipe, Paris)
(I figure)
Introduction
Les recherches recentes sur le r61e physio-pathologique de cer- taines glandes endocrines dans le metabolisme glucidique ont fourni une serie de faits qui montrent que l’augmentation de la quantite de glucose dans le sang et dans I’urine peut &re provoquke non seulement par l’action glycogenolytique de I’adrenaline mais aussi par l’intervention de toute autre hormone, et, en premier lieu, par une hormone de I’hypophyse.
En effet, les derniers travaux de HOUSSAY et de ses collabo- rateurs (1932), EVANS, MEYER, SIMPSON et REICHERT (1932), BAUMANN et MARINE (1932), KEPINOV (1934)’ etc., ont bien etabli que des injections repetees d’up extrait convenable du lobe anterieur de l’hypophyse provoquent une augmentation du glucose dans le sang. Par contre I’ablation de I’hypophyse determine un phenomene oppose : I’abaissement de la glycemie au-dessous du niveau normal et, plus particuliirement, une augmentation de la sensibilite a I’insuline avec tendance aux crises hypoglycemiques ; ce dernier phenomene a ete observe pour la premiere fois par HOUSSAY et MAGENTA (1925) et confirme par GEILING, CAMPBELL et ISHIKAWA, (1927), CORKILL, MARKS et WHITE (1933).
L’action hyperglycemiante de I’extrait antehypophysaire a pris toute son importance lorsqi’on a realise les experiences qui ont demontre en toute nettete le r61e de cette glande dans la pathogenie
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des troubles du metabolisme glucidique caracteristiques du diabete pancreatique experimental.
Par toute une skrie de recherches commencees en 1927, j’ai d’abord etabli, en collaboration avec S. PETIT-DUTAILLIS, que le sang des animaux diabktiques contient une substance a propriktk hyperglyce- miante ; j’ai ensuite dkmontrk qu’elle est d’origine hypophysaire. En effet, le sang d’un animal diabetique, transfuse dans l’organisme d’un animal normal, declenche une hyperglycemie forte et durable ; par contre, le sang d’un animal depancreate et hypophysectomise ne produit pas ce phenomene (voir fig.).
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Variations de la glyctimie des Chiens a greffe pancrkatique ayant recu, par transfusion, du sang de Chienc dkpancrtiattis e t hypophysectomisks (courbes A e t B) ou du sang de Chien uniquement dtipancrtiatk (courbe C).
La propriete hyperglycemiante du sang diabetique a Cte con- firmee, en .France, par RATHERY, BARGETON et de TROVERSE (1936) en experimentant sur le Chien, et, en Angleterre, par de WESSELOW et GRIFFITHS (1936) ; ces deux derniers auteurs ont trouve que le plasma sanguin des malades atteints d’une certaine forme de diabete contient en exces un principe particulier qui, de m&me que I’extrait antehypophysaire, ,diminue I’effet hypoglycemiant de I’insuline.
De l’ensemble des faits obtenus au cours de nos recherches nous avons conclu que l’hyperglyckmie du diabite expkrimental est le rksultat
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direct de l’intervention d’un principe actif du lobe antirieur de l’hypo- physe ; ce principe apparait en exces dans le sang par suite d’une hypersecretion de l’hypophyse provoquee par I’ablation du pancreas.
Les resultats de ces recherches sont en accord parfait avec ceux de HOUSSAY e t BIASOTTI, obtenus par une methode differente de la n6tre. Les experiences de ces physiologistes, realisees au cours des annees 1930-1933, ont montrC, d’une part, que l’ablation de I’hypophyse, effectuke avant ou aprks une pancriatectomie totale, attenue I’hyperglycemie et tous les autres symptdrnes du diabete e t parfois mtme emptche leur evolution et , d’autre part, que I’in- jection d’un extrait hypophysaire convenable provoque les troubles diabetiques chez un animal normal : glycosurie, azoturie e t cetonurie. Ces experiences ont ete confirmees, d’abord par BARNES e t REGAN (1933), ensuite par nous-mtme (1934) et tout ricemment par LONG et LUKENS e t leurs collaborateurs (1936-1937).
Ces deux groupes d’experiences, dont I’un a caractere positif - demonstration de la presence de l’hormone hypophysaire dans le sang des animaux diabetiques (KEPINOV) - l’autre a caractere negatif - demonstration de l’attenuation du diabete pancreatique par soustraction de l’hypophyse (HOUSSAY e t BIASOTTI) - se com- plktent reciproquement e t constituent une preuve indubitable de l’importance de l’hormone hypophysaire dans la genese des troubles du metabolisme glucidique des animaux diabetiques.
I1 est interessant de signaler que I’attenuation du diabkte peut aussi t t re rkalisee, comme I’ont observe HOUSSAY et BIASOTTI (1936), par l’ablation des glandes surrenales. LONG, dans un expose d’en- semble (1936-1937) ou il resume une serie d’experiences effectukes avec LUKENS e t collaborateurs, confirme cette observation e t deduit en outre de ses recherches que la partie corticale des surrenales serait responsable de cet effet. Mais nous verrons plus loin qu’une telle conception n’est pas compatible avec d’autres faits expkri- mentaux.
Ainsi les faits que nous venons d’exposer mettent a l’ordre du jour le probleme suivant : quel est le mecanisme de I’action hyper- gl ycemiante de l’hormone hypophysaire?
Ce probleme comporte en realite la solution d’une autre question : I’hypergl ycemie hypophysaire est-elle ou non en relation avec l’action glycogholytique de l’adrenaline ? En d’autres termes : I’hypergly- cemie est-elle provoquee par I’action de l’hormone hypophysaire
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set& soit sur les reserves non hydrocarbonees de I’organisme (pro- teines, graisses),soit sur le glycogkne ou bien est-elle due A une gly- cogenolyse provoquee par une action associie de l’adrenaline avec l’hormone hypophysaire ?
La premiere de ces deux possibilites est enoncee par HOUSSAY et BIASOTTI (1931) comme hypothese de travail : ces auteurs se basant sur les faits, demontres par eux-mtmes, que chez le chien hypophysectomise le metabolisme azote est abaisse, admettent que I’hormone du lobe anterieur de l’hypophyse excite la production du glucose aux dCpens des reserves non hydrocarbonees de l’organisme. LONG se range a cette conception. Mais, tandis que, d’apres HOUSSAY et BIASOTTI, la nbformation du glucose provoquee par l’hormone antehypophysaire est le resultat d’une action directe de cette hor- mone sur les reserves non hydrocarbonees de I’organisme, d’apres LONG et ses collaborateurs I’hormone hypophysaire agirait sur le metabolisme glucidique, non pas directement, mais par l’interme- diaire de la partie corticale des glandes surrenales ; ainsi ces auteurs admettent que la production du glucose aux depens des protiines et des graisses resulte de l’action directe sur ces substances d’un agent elabore par le cortex surrenal sous I’influence stimulante de l’hormone hypophysaire. Mais LONG lui-mtme reconnait que cette maniere de voir n’est pas conciliable avec les faits observes par HOUSSAY et ses collaborateurs. En effet, l’ablation des surrenales, chez le chien normal, ne reduit pas l’hyperglycemie provoquee par un extrait du lobe anterieur de l’hypophyse (HOUSSAY et LELOIR 1935) de mtme une greffe du lobe anterieur de l’hypophyse chez un animal adrenalectomise et dipancreate provoque encore une hyperglycemie (HOUSSAY et‘BrASOTT1, 1936). Ainsi le r61e attribue au cortex des surrenales dans la production du glucose reste encore problema- tique.
Vu la pluralite des hormones du lobe anterieur de l’hypophyse nous ne nierons pas la possibilite d’une intervention directe de l’extrait antehypophysaire dans le processus de neoformation du glucose aux depens des composes autres que les hydrates de carbone. Toutefois, nous n’avons pas a l’heure actuelle, de donnees precises sur les etapes intermediaires de ce mode de production du glucose qui nous permettraient de savoir si l’intensification de la formation du glucose est un processus specifiquement et directement declenche par une des hormones antehypophysaires a la suite de la degradation
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des substances non hydrocarbonees ou bien un phenomene secondaire et banal du catabolisme des proteines et des lipides accClCrC par l’intervention primaire d’une hormone hypophysaire.
En ce qui concerne l’action associee de I’adrinaline et de l’hor- mone hypophysaire, deuxieme possibilite envisagee plus haut, on trouve, dans les publications recentes, des travaux abordant ce probleme. Les recherches de HOUSSAY et MAGENTA (1925)’ CORKILL, MARKS et WHITE (1933)’ consacrees a l’etude de I’hypersensibilite a l’insuline des animaux hypophysectomises, ont dkmontre que la crise hypoglycemique provoquee chez l’animal par injection d’une toute petite dose d’insuline survient malgre la presence de rkserves suffisantes de glycogene dans le foie et dans le muscle ; COPE et MARKS (1934-1935) ont confirme ce fait et signale, en outre, que la crise hypoglycemique a lieu aussi malgre la presence d’adrenaline dans le sang. Or, chez un animal normal une hypoglycemie est im- mediatement corrigee par une hyperadrenalinemie compensatrice (CANNON, MCIVER et BLISS (1924) ; il y a lieu de se demander pour- quoi ce phenomene fait defaut chez un animal hypophysectomise.
L’hypoglycemie insulinique persistante des animaux hypophy- sectomis& s’expliquerait, d’apres BARNES, DIX et ROCOFF (1934)’ par une insuffisance de l’adrenalino-secretion ou, d’apres COPE et MARKS (1934-1935)’ par une resistance plus grande du glycogene a I’action mobilisante de I’adrenaline. 11 etait des lors tout indique d’etudier chez les chiens hypophysectomises l’etat de la secretion de l’adrenaline et le fonctionnement du mecanisme glyco-regulateur des surrenales. Pour realiser cette etude nous avons compare, d’une part, l’intensite de I’adrenalina-secretion des chiens hypophysecto- mises et des Chiens normaux et recherche, d’autre part, si les surre- nales des animaux hypophysectomises, tout comme celle des animaux normaux, sont capables de repondre par une dkcharge d’adrenaline a une hypoglycemie experimentalement provoquee par une injection d’insuline. Les resultats de nos recherches effectuees en 1935-1936 nous ont permis de diceler chez le Chien hypophysectomise un phenomene paradoxal : l’existence d’un etat d’hypersensibilite a l’insuline avec crises hypoglycemiques persistantes en depit d’un etat d’hyperadrenalimenie et d’un fonctionnement parfait du me- canisme glyco-regulateur des surrenales. Nous avons constate en effet que : 10 La secretion de l’adrenaline chez les Chiens hypophy- sectomises est fortement augmentee comparativement a celle I rdu
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Chien normal, autrement dit, le Chien hypophysectomise‘ pre‘sente un eat dhyperadrinalinemie ; 20 Toutes les variations des quantites de glucose sanguin provoquees chez un tel Chien par une injection d’insuline sont parfaitement suivies par des variations a d 6 quates de la secretion de I’adrenaline : parallelement a la diminution de la quantite de sucre sanguin se produit une augmentation de la secretion de l’adrenaline, dont le maximum coincide avec l’apparition des convulsions hypoglycemiqus. Lorsque la glycemie revient a son niveau de depart, la secretion subit une diminution progressive. Cette experience prouve donc bien que le fonctionnement du micanisme glyco-rigulateur des surrknales est remarquablement correct chez le Chien hypophysectomise‘.
En presence de ces resultats, comment expliquer qu’un animal hypophysectomise, en etat d’hyperadrknalinemie, avec un mecanisme glyco-regulateur des surrenales intact, ne manifcste pas une resistance efficace a I’insuline, ou, en d’autres termes, pourquoi un’agent si puissant de la mobilisation du gl ycogene, comme I’adrenaline, existant mCme en exces, n’est pas capable en l’absence de I’hormone hypophysaire d’augmenter l’intensite de la production du glucose e t d’klever ainsi jusqu’au niveau normal la glycemie d’un Chien hypo p h ysec tomise .
CORKILL, MARKS e t WHITE (1933) e t COPE MARKS (1935)’ cherchant a expliquer le phenomene constate pour la premiere fois par BRAIER (1931) que chez I’animal hypophysectornise la reaction hyperglycemique a I’adrenaline fait defaut, ont emis I’opinion que l’ablation de I’hypophyse provoque une resistance plus grande du glycogene a l’action mobilisante de l’adrenaline. En faveur de cette interpretation parle I’observation de FLUCH, GREINER et Lo~w1(1934): la glycogenolyse adrenalinique est fortement inhibee dans le foie d’une Grenouille hypophysectomisee. A cette conception se rallient ensuite COLLIP e t collaborateurs (1936)’ BACHMAN et TOBY (1936) et GOLDBLATT (1 936).
En nous basant sur les rbul ta ts de nos travaux nous avons nous- mCme formu16 une hypothkse sur le mecanisme de I’effet hyper- glycemiant de I’hormone hypophysaire ; nous l’avons exposke au cours d’une confkrence (l) e t dans une publication rkcente (a). Nous
(1) Conference faite a 1’Institut de Biologie physico-chimique le 30 avril 1936. (2) Precse mldicale, ncu 81 et 85, 1936.
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admettons que I’hyperglycemie provoquke par I’extrait hypophysaire n’est pas due a une intervention de cette hormone seule, mais resulte d’une glycogenolyse provoquee par I’action synergique de deux hor- mones : de I’adrenaline et de I’hormone hypophysaire.
La verification de cette conception nous paraissait possible par 1 ’etude comparative de I’action glycogenolytique de l’adrenaline seule e t de l’adrenaline additionnee d’extrait hypophysaire sur le foie isole de Grenouille. C’est en realisant cette etude que nous avons pu etablir un fait entierement nouveau susceptible d’eclaircir la question tres complexe du mecanisme de I’action glycogenolytique de I’adrenaline elle-mtme et le r61e evzntuel de I’hormone hypophy- saire dans ce mecanisme.
Partie exPCrimentale
A) EXPERIENCES SUR LE MECANISME DE L’ACTION GLYCOGENOLYTIQUE DE L’ADRENALINE (l)
Pour realiser cette etude nous avons experiment6 sur de grandes Grenouilles hongroises (Rana esculenta) pesant 65-90 grammes . Nous avons utilise la mettode de perfusion du foie e t dose le glucose dans le liquide sortant du foie avant e t apres injection de I’adrenaline dans differentes conditions de I’experience.
Methode
Le foie est perfuse in situ d’apres le procede de FROLICH e t POLLAK La perfusion est faite avec une solution de Locke-Tyrode exempte de glucose placee dans un flacon de Mariotte a une hauteur de 25 cm. environ. La vitesse d’ecoulement, constante au cours d’une mtme experience, est generalement de une goutte par seconde, ce qui permet dans les conditions de nos expbiences, de recueillir a la sortie du foie 25 cc. en 8 minutes.
Les substances dont l’effet doit t t re determine ne sont introduites dans le liquide de perfusion qu’apres avoir lave le foie pendant une heure a une heure et demie, temps trouvk nicessaire pour Climiner le plus possible de cet organe le sang et le glucose preexistants. NOUS injectons l’adrenaline dans la branche laterale d’un tube en T inter- cale, a 8 cm. du foie, entre la canule introdui’te dans la veine abdomi.
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(1) Notes prkliminaires a I’Acadimie des Sciences (voir Bibliographie).
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nale et le tube en caoutchouc relie par un tube en U a deux flacons de Mariotte contenant, I’un le liquide Locke-Tyrode, l’autre un extrait tissulaire. La quantite d’adrenaline employee dans toutes les expe- riences est de l cc. d’une solution a l pour 1000000 preparee im- midiatement avant chaque injection. L’injection est effectuee en 1 minute. Nous recueillons le liquide de perfusion sortant ciu foie par portions de 25 cc. ; la premiere portion est recueillie juste avant I’injection de I’adrenaline et les suivantes a partir de la I l e ou 12e minute apres cette injection. L’effet glycogenolytique de l’adre- naline est evalue par le dosage du glucose (methode Folin-Wu) dans 1 cc. de chacun des Cchantillons du liquide de perfusion recoltes. A ce 1 cc. nous ajoutons trks exactement, pour rendre le titrage precis, 1 cc. d’une solution de gfucose a 2 p. 10 000, soit 0.2 mgr. de glucose. Nos resultats, apres defalcation de la quantite de glucose ajoutee, sont rapportes a 100 cc. de perfusat.
A) RESULTATS OBSERVES APRES L’INJECTION DE L’ADRENALINE AU DEBUT DE LA PERFUSION ET APRES PERFUSION PROLONGEE. - Lorsqu’on introduit 1 cc. d’adrenaline a 1 p. 1 000 000 dans le cou- rant du liquide de perfusion Locke-Tyrode 1 h. - 1 h. 30 apres avoir commence le lavage du foie, c’est-a-dire au debut de la per- fusion, on constate, ainsi qu’on devait normalement s’y attendre, une augmentation du taux du glucose dans le liquide de perfusion sortant du foie : le taux moyen de I’augmentation atteint, au cours de 9 experiences, est de3.68 pour 100 cc. de perfusat.Mais il n’en est pas ainsi lorsqu’on prolonge la perfusion ; dans ce cas, l’adrenaline injectee 4-6 heures apres le debut de la perfusion ne declenche plus de glycogenolyse (experiences effectuees pendant la saison d’ete sur des Grenouilles reyes de Hongrie en avril). En effet, elle ne determine aucune augmentation du taux du glucose dans le liquide de perfusion dans 10 experiences sur 12. Dans 2 seu- lement I’adrenaline provoque quelques variations du taux du glucose mais elles sont insignifiantes : 0.2 mgr. dans une expkrience et 0.4 mgr. dans l’autre pour 100 cc. de perfusat (tableau I).
On obtient le meme resultat au cours d’experiences rialisees, de septembre a decembre inclus, sur les grenouilles reSues finseptembre mais toutefois avec la difference que pour observer ici l’inefficacite de l’adrenaline, il est nkcessaire de prolonger la perfusion du foie pendant 16-22 heures environ. Des resultats des expkriences de cette
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ADRENALINE, HYPOPHYSE ET GLYCOGENOLYSE 273
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Expk rience
1’ 2 3 4 5 6 7 8 9
10 11 12
TABLEAU I
Expiriences rialisies sur des GrenozGilEes de 4nai d jzlilkt -~ _. ~ ~ _ _ _ ~ .
Au debut de la perfusion
Temps ecou1e depuis
le debut de la
perf usion
~
1 h. 0’ 1 h. 40’
~
~~
42‘ ~~
1 h. 9‘ I h. 11‘ I h. 0’ 1 h. 0‘
4;’ 43‘
~ glucose (mg. par 100cc.)
-__
Avani I’injec- tion de I’adrC- naline
2.48 0.00 -
-
0.00
0.00 a00 1.08 I .08 1.68 4.80
~
___
Apr& s J’injec tion dt I’adre- naline
6.00 2.48 -
-
3.68
6.00
3.92 4.813 5.88 9.68
~
I .80
Moyenne
Aug- men-
tation
3.52 2.48
~
-
3.68
6.00 1.80 2.84 3.80 4.20 4.80
-
~~ -
3.68
Apris perfusion prolongee
Temps ecou1e depuis
le debut de la
ierfusion
5 h. 0‘ 6 h. 44’ 5 h. 30’ 5 h. 15 ‘ 2 h. 9‘ 5 h. 17‘ 6 h. 10’ 4 h. 38’ 5 h. 18’ 4 h. 37’ 4’h. 51’ 3 h. 58‘
glucose (me;. par Ioocc.)
Avant I’injec- tion de Padre- naline
0’00 0.48 2.60 2.40 0.00 0.60 0.00 0.00 0.48 1 .so 2.48 2.48
Apr& I’injec- tion de l’adrk- nalile
0.00 0.48 2.60 2.40 0.48 0.80 0.00 0.00 0.48 1.80 2.48 2.40
~-
Aug- men-
tation
0.00 0.00 0.00 0.00 0.48 0.20 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.08
serie (groupes dans le Tableau 111, il ressort que la premiere injection de l’adrenaline, effectuee au debut de la perfusion, est suivie de I’augmentation habituelle de la quantite de glucose. L’augmentation moyenne pour les 13 experiences realisees est de 6.92 mgr. pour 100 cc. de liquide de perfusion. Cette augmentation est superieure 6 celle que nous avons observee sur les Grenouilles de la saison d’ete. Mais la deuxikme injection de l’adrenaline, effectuee 16-22 heures aprits le debut de la perfusion, reste sans effet, dans la majorite des cas, comme dans les experiences de la serie preckdente. En effet,
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~ ~~ ~
Au debut de la perfus’ion ~ _ ~ _ _ _ _ _ _ ~ ~ ~ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
glucose (mg. par Ioocc.)
CcoulC ::ru:: 1 Avant Aprb
de la
_______
le debut I’iniec- I’injec- Aug-
1 tion de tion de I men- I perfusion I’adrC- I’adrk- , tation I naline naline I
dans 6 experiences sur 13 il ne se produit pas d’augmentation; dans 5 le taux de l’augmentation varie entre 0.2 et 0.7 mgr. e t seu- lement dans 2 experiences il est de 1.3 e t 1.4 mg;. pour 100 cc. de liquide. Quelle est la wuse de la difference’de reaction d u foie des GrenouiHes d’ete e t celui des Grenouilles d’hiver? A l’heure actuelle nous n’avons pas d’opinion a ce sujet. II est toutefois intkressant de signaler que pendant le mois de janvier le foie des Grenouilles du stock d’hiver redevient semblable a celui des Grenouilles d’ete (Mai-juillet) : ainsi que l’indiquent les chiffres du Tableau 11, la mCme duree de 6 heures de lavage du foie suffit‘ pour supprimer l’effet glycogenolytique de l’adrenaline.
TABLEAU I 1
~~ ~ ~ ~~~~
Aprks perfusion prolongCe
I glucose Temps (mg. par IOOcc.) CcoulC ’ _ _ _ ~ ______ depuis Avant Aprks
le dCbut l’injec- I’injec- Aug- de la tion de tionde men-
perfusion I’adrC- I’adrC- tation naline nalile .
-
ExpC rience
1 2 3 4 5 6 7 8 9
10 11 12 13
Les 9 premibes expkriences sont effectukes pendant les mois d’octobre novembre et dkcembre ; les expkriences 10 a 13 pendant le mois de janvier.
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ADRENALINE, HYPOPHYSE ET GLYCOGENOLYSE 275
D’apres les rksultats de ces experiences on peut ainsi distinguer a u cours de la perfusyon du -foie de la Grenouille normale avec le liquide Locke-Tyrode 2 pGaSes differentes : pendant la premiere, qui a lieu au debut de la perfusion, I’adrenaline produit son effet classique ; c’est la phase defficaciti de l’adrenaline. La deuxieme, observee apres perfusion prolongee au cours de laquelle I’adrenaline ne manifeste plus d’action glycogenolytique, constitue la phase d’ineficacite de I’adrenaline. Nous verrons ulterieurement que I’inef- ficacitk de I’adrenaline dans la 2e phase, n’est pas due, apres une perfusion prolongee, a I’epuisement des reserves du foie en gl ycogene ni, eventuellement, a des lesions des cellules hepatiques longuement lavees.
Les faits que nous avons constates nous permettent de supposer que la perfusion prolongie enlkve au foie de Grenouille normale une substance dont la presence parait indispensable pour qu’une action glycoginolytique normale de l’adrknal ine se produise.
Pour verifier cette hypothese nous avons recherche si I’apport au foie lave d’elements extraits d’un foie frais de Grenouille normale retablissait I’effet glycogenolytique de I’adrenaline. Dans ce but nous avons opere de la faqon suivante : au cours de chaque experience nous avons effectue plusieurs injections de 1 cc. d’adrenaline en solution a 1 p. 1000000. Les deux premieres sont faites pendant la perfusion du foie avec le liquide Locke-Tyrode : I’une, 1 h. a 1 h . 30 apres le debut de la perfusion, c’est-a-dire dans la phase d’efficacite de I’adrenaline e t la seconde: apres une perfusion prolongee. Ensuite, pendant les 10 minutes qui precedent la troisieme injection d’adre- naline, nous remplaqons le liquide de perfusion Locke-Tyrode par une solution d’un extrait du tissu (l) dont nous recherchons I’in- fluence sur I’action glycogenolytique de I’adrenaline. Au bout de 10 minutes de perfusion avec I’extrait tissulaire, nous injectons I’adrenaline et , immkdiatement apres I’injection, nous retablissons la perfusion avec le liquide Locke-Tyrode ; 11-12 minutes plus tard, nous recueillons pour le dosage du glucose 25 cc. du perfusat, par-
(1) Pour priparer l’extrait tissulaire nous broyons dans un mortier, en prtsence de sable, le tissu exactement pest e t finement coup6 et nous ajoutons du liquide Locke-Tyrode B raison de 50 cc. de liquide pour 2 gr. de tissu. La suspension ainsi obtenue est centrifugie pendant 10 minutes, puis le liquide surnageant est dicant t e t filtrC sur coton hydrophile.
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ADRENALINE, HYPOPHYSE ET GLYCOGENOLYSE
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278 LEON KEPINOV
faitement limpide et incolore, sortant du foie (l). Ainsi les differentes agressions realisees sur le mtme foie au cours d’une experience se con trdlent reci proquement .
Les resultats des experiences ainsi realiskes montrent en toute evidence que, si on remplace pendant 10 minutes, dans la phase d’inefficacite de I’adrhaline, le liquide de perfusion Locke-Tyrode par un extrait fraichement prepare de foie de Grenouille normale, l’injection de l’adrenaline effectuee dans le courant de cet extrait determine alors unc gl ycogenolyse nette. Cette glycogenolyse, dans les experiences de mai a juillet, (Tableau 111, groupe I, colonne B) est de mtme intensite que celle provoquke par l’adrenaline au debut de la perfusion ; son taux moyen, dans le premier cas, est 3.24 mgr. et, dans le deuxikme, 3.52 mgr. pour 100 cc. de perfusat, tandis que dans les experiences de septembre a decembre son taux moyen est plus eleve que les precedents : 4.54 mgr. (Tableau IV, groupe I, colonne C), mais il est plus faible que celui que nous avons obtenu apres injection de l’adrenaline au debut de la perfusion : 8.6 mgr. pour 100 cc. Cette proprikte de rktablir l’action glycogenolytique de l’adrknaline dans un foie longuement lave appartient aussi,comme l’expkrience le montre, mais a un degre plus faible, a I’extrait de muscle de Grenouille, c’est-a-dire a un tissu dans lequel les processus de transformation du glycogkne sont importants. Le taux moyen de I’augmentation de la quantite de sucre dans le liquide sortant du foie provoquee par l’adrenaline injectee dans le courant de l’extrait de muscles, est de 2.6 mgr. pour 100 cc. (Tableau 111, groupe 11, colonne B). Par contre, la propriete glycogholytique de I’adrCnaline n’apparait que tres faiblement lorsque cette hormone est introduite dans I’extrait de rate (Tableau IV, groupe 11, colonne C) au moment mtme o i ~ le foie est perfuse avec cet extrait.
Les objections que l’on pourrait soulever a p rops de certains points de cette experience sont ecartees par les experiences suivantes de contrdle. Ces objections portent, d’une part, sur 1’Ctat du foie apres une longue perfusion et, d’autre part, sur la composition de I’extrait du tissu mtme. Dans le premier cas, on peut se demander
( l ) Remarquons que chaque kchantillon pour le dosage du glucose est prClevC immkdiatement avant I’injection de l’adrknaline, lorsque celle-ci est faite dans le liquide Locke-Tyrode et immkdiatement avant le remplacement de ce liquide par I’extrait tissulaire lorsque I’injection est faite dans l’extrait.
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ADRENALINE, HYPOPHYSE ET GLYCOGENOLYSE 2’79
si I’apparition de la phase d’inefficacite de I’adrenaline pendant la perfusion n’est pas due a des lesions des cellules hepatiques ou a la disparition des rberves du foie en glycogkne, provoquees par une perfusion prolongke. La reponse a cette question est donnee tout d’abord par les resultats positifs de la recherche qualitative du gly- cogene dans le foie longuement lave et aussi par I’experience m&me ; rappelons le fait signal6 precedemment que le foie longuement lave repond promptement par une reaction giycogenolytique a l’adrenaline lorsque celle-ci est ajoutee a l’extrait de foie ou de muscle de Gre- nouille normale ; ce resultat prouve d’abord que la reserve en gly- coghe des cellules hepatiques est suffisante apres un lavage pro- longe et ensuite que mCme si ces cellules ne sont pas intactes, la glycogenolyse est cependant possible. Que I’augmentation du sucre dans le liquide sortant du foie s’effectue aux depens du glycogene preexistant dans le foie longuement lave et non aux depens du glyco- gene apporte par l’extrait tissulaire (foie ou muscle) ressort, comme nous le verrons plus loin, du fait que l’adrenaline peut encore pro- voquer une glycogenolyse dans ce foie lorsque celui-ci est perfuse avec un extrait sfirement exempt de giycogkne, par exemple avec un extrait hypophysaire purifie.
Dans le deuxikme cas - composition de I’extrait du tissu mtme - I’augmentation du glucose observie apres introduction de I’adrenaline dans le courant de l’extrait de foie ou de muscle, ne s’explique-t-elle pas par une presence de sucre ou de glycogene dans cet extrait ? Pour elucider ce point, nous avons dans certaines experiences dose le glucose dans le liquide sortant du foie perfuse avec un extrait de foie ou de muscle non additionne d’adrenaline ; dans ces condi- tions il n’y a pas d’augmentation du glucose dans le liquide limpide et incolore sortant du foie (Tableau IV, groupe I , colonne B). Ceci nous permet de conclure que les extraits de foie ou de muscle ne donnent pas lieu, par eux-mCmes, en I’absence d’adrenaline, a une augmentation du sucre dans le perfusat. En ce qui concerne le gly- cogene, I’experience etablit le fait suivant : apres un lavage prolonge avec le liquide Loeke-Tyrode, l’adrenaline n’a pas d’effet glyco- genolytique lorsqu’on I’injecte pendant la perfusion du foie soit avec une solution de glycogene a 1 p. 1000, soit, comme nous le verrons ulterieurement, avec un extrait de foie de Grenouille hypo- physectomisCe dans la composition duquel entre du gl ycogene. Cette observation montre que l’adrknaline seule ne su@t pus pour
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Avant l'injec- tion de I'adrC- naline
LEON KEPINOV
A p r h l'injec. tion de Padre- naline
TABLEAU I V
Expirieirces de perfusion du foie de Grenouilles nol'nlales (octobre-dtcembre). Action cotnparie des extraits de foie et de rate de Crenouilles normales sur l'effet
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glycogtnolytzque de l'adrdnaline. ~ ~~ ~ ~~~
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Temps CcoulC depuis
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ADRENALINE, HYPOPHYSE ET GLYCOGENOLYSE 28 1
1.28 0.48 0.00
TABLEAU IV (suite)
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B. - ExpCriences avec extrait du foie de Grenouille normaIe seule
Temps CcoulC depuis
le debut de la
2erfusion
Aprts perfusion prolongCe
glucose (mg. par IOOCC.)
Avant I’injec- tion de I’adrC- naline
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C. -- Experiences avec adrenaline + extrait du foie de Grenouille normale
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-
-
-
Temps CcoulC depuis
le dCbut de la
2erfusion
20 h. 18 h. 12‘ 18 h. 20 h. 21 h. 24 h.
glucose (mg. par Ioocc.)
Avant l’injec- tion de l’adri- naline
1.08 0.60 0.48 0.60 0.76 1 .oo
Aprts ’injec- ion de I’adrC- nalien
-
7.00 6.60 3.68 4.40 5.08 5.00
Aug- men- tation
5.92 6.00 3.20 3.80 4.32 4.00.
Moyenne : 4.54
;. - ExpCriences avec adr6naline k extrait de la rate de Grenouille
!3 h. !3 li: !2 h:
normale
I I 0.72 1.32 1.08
1.04
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282 LEON KEPINOV
provoquer la mobilisation du glycogbne prksent dans un foie longuement lave’.
Les resultats des experiences que nous venons d’exposer indlquent qu’un extrait fratchement prkpark de foie ou de muscle de Grenouille normale restitue au foie perfuse‘ le principe dte’ par le lavage prolongk et rktablit ainsi l’effet glycoge’nolytique de l’adrknaline.
Nous avons ensuite essay6 d’aborder le probleme de I’origine de ce principe actif qui, ainsi que nous venom de le demontrer, se trouve normalement dans le foie et dans les muscles de Grenouille normale, et en I’absence duquel l’adrenaline ne declenche pas la glycogknolyse hepatique.
B. R ~ L E DE L’HORMONE HYPOPHYSAIRE DANS LE MECANISME DE L’ACTION CLYCOCENOLYTIQUE DE L’ADRENALINE. - D’aprks I’hypo- these antkrieurement Cmise par nous, la glycogenolyse normale necessiterait une action synergique de l’adrenaline et de I’hormone hypophysaire. Conformement a cette conception, il etait indique d’etudier, en tout premier lieu, le r81e de I’hypophyse dans le me- canisme de I’action glycogknolytique de l’adrenaline. Dans ce but, nous avons perfuse, d’une part, le foie de Grenouille normale, d’autre part, le foie de Grenouille hypophysectomisee et, dans les deux cas, examine l’influence de l’extrait de foie de Grenouille normale ou hypophysectomisee, ainsi que I’extrait de l’hypophyse elle-mCme, sur l’action glycogknolytique de l’adrenaline lorsque cette action fait defaut.
L’ablation du lobe anterieur de l’hypophyse est effectuke par voie buccale d’apres la technique indiquee par FLUCH, GREINER et LOEWI (l). Les Grenouilles hypophysectomisees ne sont utilisees pour les experiences que 3
1. Perfusion du foie de Grenouille normale. - a) Influence de l’extrait de foie de Grenouille hypophysectomisee dans la phase d’inefficacite de I’adrenaline sur l’action glycogenolytique de l’adrenaline.
L’action de I’adrenaline, dans ces experiences, est Ctudiee dans trois conditions differentes de perfusion du foie. La premikre injection de l’adrenaline est faite au cours de la perfusion du foie par le liquide
4 semaines apres l’operation.
(1) Nous avons pratiquk l’anesthbie par injection de 1.5 A 2 cc. d’une solution d’urithane 6% dans le sac lymphatique dorsal.
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Locke-Tyrode, c’est-&dire dans la phase active de la perfusion ; la deuxikme, dans l’extrait de foie de Grenouille hypophysectomiske, lorsque celui-ci est substituk au liquide Locke-Tyrode dans la phase d’inefficacitk de l’adrenaline ; et, enfin la troisikme servant de con- tr6le aux deux prkckdentes, dans I’extrait de foie de Grenouille normale.
L’injection de l’adrknaline, effectuke au dkbut de la perfusion au Locke-Tyrode, est suivie, comme on le voit dans le tableau V, groupe I, colonne A, d’une augmentation du taux du glucose dans le liquide sortant du foie ; le taux moyen de cette augmentation est de 5.9 mgr. de glucose pour 100 cc. de perfusat. Mais quand cette injection est effectuee dans l’extrait de foie de Grenouille hypophy- sectomiske (16-25 heures aprks le debut de la perfusion) elle ne deter- mine plus de giycogholyse significative. On ne dose en moyenne que 0.5 mgr. de glucose dans 100 cc. de perfusat. Cependant, si la troisikme injection d’adrknaline est effectuee lorsque le foie de la mCme Grenouille est perfusk 18-27 heures aprks le dkbut de l’expk- rience, avec l’extrait de foie de Grenouille normale, on observe alors un effet glycogknolytique trks notable ; le taux moyen de l’augmen- tation dans ce cas est de 3.3 mgr. de glucose pour 100 cc. (Tableau V groupe I, colonne C).
I1 ressort donc de ces expkriences que l’extrait de foie de Grenouille hypophysectomiske ne contient pas la substance susceptible de rendre efficace l’injection de l’adrenaline dans le foie longuement perfusk d’une Grenouille normale.
b) Inff uence de l’extrait hypophysaire. Etant donne que l’ablation de l’hypophyse chez les Grenouilles est suivie de la disparition dans le foie du principe indispensable a l’action glycogknolytique de l’adrk- naline, il s’agit maintenant de rechercher si l’extrait de l’hypophyse mCme posskde la proprikte de rktablir cette action de I’adrknaline dans les conditions oh elle fait dkfaut. Pour le dkmontrer, nous avons prockdk comme dans les experiences preckdentes. Aprks nous Ctre assure que l’injection d’adrenaline reste sans effet glycogknolytique apres une perfusion prolongke pendant 6-7 heures, nous avons substi- tuk au liquide Locke-Tyrode un extrait hypophysaire total ou un extrait du lobe antkrieur de l’hypophyse (‘). Cette experience a
(1) 2 cc. d’extrait hypophysaire total ou 2 cc. d’extrait antihypophysaire Choay dans 60 cc. de liquide Locke-Tyrode.
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dkmontre que l’adrenaline injectCe dans ces conditions determine alors une glycogenolyse marquee : le taux de l’augmentation de la quantite de sucre est en moyenne de 2.53 mgr. pour 100 cc. ; la mCme injection de l’adrenaline dans le courant du liquide Locke-Tyrode, aprks une perfusion prolongke, ne provoque plus qu’une augmentation moyenne de 0.1 1 mgr. pour 100 cc., c’est-a-dire une variation negli- geable (Tableau VI, colonnes C et B). Signalons en outre que l’extrait lui-mCme, ainsi que le montre l’expkrience, n’exerce aucune action glycogholytique dans le foie de Grenouille normale : en effet, inject6 a la dose de 1 cc. d’une solution a 1 ou 2 pour 10, 1 h. a 1 h. 30 apres le debut de la perfusion, il ne determine aucune aug- mentation du taux du glucose dans le perfusat.
Les rksultats de ces experiences indiquent ainsi que l’extrait hypo- physaire, tout comme l’extrait de foie de Grenouille normale, rend possible la liberation du ghcose par I’adrCnaline dans le foie longue- ment lave.
2. Perfusion du foie de Grenouille hypophysectorniske. - Influence de l’extrait du foie de Grenouille normale ou hypophysectomisee et de l’extrait hypophysaire sur l’action gl ycogenolytique de 1’adrC- naline.
Les rksultats obtenus au cours de cette sirie d’experiences ont montrC tout d’abord que dans le foie de Grenouille hypophysec- tomisee, perfuse avec du liquide Locke-Tyrode, l’adrenaline ne provoque jamais d ’effet glycogholytique, mCme lorsqu’elle est injectee au debut de la perfusion. En effet, les chiffres trouvCs pour l’augmentation de la quantite du sucre dans le liquide recueilli, ne presentent aucune signification : leur valeur moyenne est de 0.37 mgr. pour 100 cc. (Tableau VII , colonne A). Ces resultats confirment ceux des experiences de FLUCH, GREINER et LOEWI, obtenus dans des conditions experimentales en certains points differentes des nbtres. On n’observe pas non plus d’effet glycogholytique marque lorsqu’on injecte l’adrknaline pendant la perfusion du foie de Grenouille hypophysectomisee avec l’extrait de foie de Grenouille hypophy- sectomisee (Tableau V, groupe 11, colonne B). Mais si on remp!ace cet extrait par un extrait de foie de Grenouille normale ou par un extrait du lobe antkrieur de l’hypophyse, et si on rCpkte l’injection de l’adrenaline, on obtient cette fois une augmentation du taux du glucose. Cette augmentation, lorsqu’on utilise l’extrait de foie de Grenouille normale, est a peu pres Cgale a celle que determine l’adri-
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naline au debut d’une perfusion de foie de Grenouille normale ; elle est en moyenne de 3.61 mgr. de sucre pour 100 cc. (Tableau VII, groupe I , co!onne B) mais elle est un peu moindre dans le cas de I’extrait hypophysaire : 2 mgr. (Tableau VII, groupe 11, colonne B).
2.40 3.60 3.68 5.00 5.08 3.68
TABLEAU VII
Expptriences de perfusion du foie de Grenouilles hypophysectomisdes
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A. - ExpCriences avec BdrCnaline seule
Au dCbut de la perfusion
Temps CcoulC depuis
le debut de la
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B. - ExpCriences avec adrCnaline + extrait du foie de Grenouille
normale
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Temps CCOUlC depuis
le dCbut de la
perfusior
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glucose (mg. par IOOCC.)
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3.61 ___
Ces experiences montrenvque dam lc cas de pxfusion au Locke- Tyrode du foie de Grenouille hypophysectomisee il n’existe pas de phase d’efficacite de I’adrenaline, c’est-a-dire que dans le foie d’une Grenouille hypophysectomisee, l’adrhaline ne produit jamais d’effet glycogenolytique ; mais cet effet de l’adrhaline peut Ctre diclenche dans ce foie par la perfusion soit avec un extrait de foie de Grenouille normale, soit avec un extrait hypophysaire.
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288 LEON KEPINOV
L’ensemble des resultats de nos experiences etablit que le foie de Grenouille longuement perfuse perd une substance necessaire a l’adrenaline pour exercer une action glycogenolytique ; un extrait fraichement prepare de foie ou de muscle de Grenouille normale, par contre, restitue cette substance au foie lave et retablit I’action glycogenolytique de I’adrenaline. Mais comme, d’une part, cette proprikte d’aprks nos recherches n’existe pas dans I’extrait de foie de Grenouille hypophysectomisee et que le foie d’une telle Grenouille ne repond pas, au debut de la perfusion, par une reaction glycoge- nolytique a l’injection d’adrenaline, e t comme, d’autre part, l’extrait de I’hypophyse elle-meme, de m&me que I’extrait de foie de Grenouille normale retablit ‘l’action de l’adrenaline lorsque cette action fait difaut, nous concluons que la substance qui disparait du foie pendant la perfusion prolongee et qui est restituee par les extraits de foie e t de muscle de Grenouille normale est d’origine hypophysaire.
Conclusion
Les faits exposes dans ce travail mettent en pleine lumiere I’im- portance considerable de l’hormone du lobe anterieur de I’hypophyse dam le mecanisme de l’action glycogenolytique de l’adrenaline. Le glycogkne du foie, comme nous l’avons vu dans nos experiences, e t trks probablehent le glycogkne du muscle, n’est pas attaquable ni par l’adrenaline en- l’absence de I’hormone hypophysaire, ni par I’hormone hypophysaire en l’absence de l’adrenaline. La glycoge- nolyse adrenalinique dans un organisme animal necessite donc nor- malement comme il ressort de nos experiences, la coexistence de 3 elements primordiaux : le glycogene -- substance a dedoubler - e t deux hormones agissant en synergie - I’adrdnaline et l’hormone antehypophysaire. Ces trois elements constituent un systeme que nous proposons de considerer comme un syst2me glycogknolytique hormonal (l). C’est l’integrite de ce systeme qui, dans les conditions physiologiques, assurerait la production du glucose au cours de la regulation de la glycemie. Dans ce systeme, c’est a l’adrenaline
(1) Nous n’envisagerons pas ici les agents de nature diastasique qui inter- viennent dans le processus de la glycogholyse adrknalinique et dont le r61e nous parait, dans le cadre de notre travail’secondaire par rapport A celui des facteurs hormonaux.
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qu’appartiendrait I’action glycogenolytique proprement dite, tandis que le r61e de l’hormone du lobe anterieur de I’hypophyse serait d’exercer sur le giycogkne une influence telle qui le rendrait attaquable par I’adrenaline. Ainsi la giycogenolyse dite adrinaliniq ue est en rialite .une glycogknolyse hypophyso-adrenalinique.
Les rCsultats de ces recherches parlent ainsi en faveur de la con- ception que nous avons exposee antkrieurement, a savoir que 1’adrC- naline en l’absence de I’hypophyse est inapte a dklencher une hyper- glycimie.
A la lumiere de ces donnCes sur la synergie de I’adrhaline et de I’hormdne hypophysaire dans le phenomkne de la glycoginolyse, il est maintenant possible de concevoir pourquoi I’adrCnaline - mCme en exces et en presence de glycogkne - n’est pas capable, chez l’animal hypophysectomise, d’augmenter l’intensitk de la production du glucose pour corriger I’hypoglycCmie insulinique et ramener la glycemie au taux normal. La cause en est dans la destruction de l’integriti physiologique du systkme glycogenolytique hormonal a la suite de I’ablation de I’hypophyse, de sorte que la synergie de l’adrenaline et de I’hormone hypophysaire, indispensable pour que se produise la glycogenolyse adrenalinique normale, ne peut fatale- ment avoir lieu dans I’organisme privC d’hypophyse.
La m&me interpretation est a donner aux observations de BRAIER (1931)’ CORKILL, MARKS et WHITE (1933) sur la resistance des animaux hypophysectomisds a l’action hyperglyckmiante de I’adrhaline et a celles de FLUCH, GREINER et LOEWI (1934), COPE et MARKS (1934-1935)’ BACHMANN et TOBY (1936)’ COLLIP et colla- borateurs (1936) et GOLDBLATT (1936) sur la stabilite du glycogkne vis a vis de I’adrCnaline.
* * Les travaux de ces dernikres annCes ont demontrk que I’organisme
animal posskde un remarquable mecanisme humoral de I’autore- gulation de la glycemie auquel est dil, dans les conditions physiolo- giques, la fixite de la concentration du glucose sanguin chez tous les animaux. C’est en utilisant l’antagonisme des facteurs hormo- naux - insuline d’une part, adrenaline et hormone antkhypophy- saire d’autre part - que I’organisme rCalise la glycoregulation. Si la production du glucose au cours de la rkgulation de la glycemie est assuree, ainsi que nous l’admettons, par I’integriti du systbme gly-
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cogenolytique hormonal, n’y a-t-il pas lieu de penser que c’est B I’insuline que reviendrait le r61e de dktruire I’intCgritC de ce systkme afin de rCduire la production du glucose pour abaisser la glycCmie lorsque celle-ci n’est plus au taux normal. Certes, l’effet hypogly- cCmiant de l’insuline est bien connu, mais on ne sait encore rien de precis sur le mecanisme par lequel se produit cet effet. Nos dernikres recherches (1937) ont apporte des faits susceptibles, croyons-nous, d’ducider ce\ probleme. Nos experiences ont en effet dCmontrC que l’insuline empeche l’action glycogenolytique de l’adrknaline, c’est-A- dire possgde une action antiglycogeholytique et contribue vraisem- blablement par ce mecanisme a diminuer la production du glucose et ainsi a abaisser le taux de la glycCmie.
Nous exposerons cesmkltats en detail dans un memoire ulterieur.
L’ensemble des experiences que nous avons rialisCes dimontre que *:
l o Le foie de Grenouille longuement perfuse avec la solution Locke-Tyrode perd une substance en I’absence de laquelle l’adrenaline ne determine plus de glycogknolyse.
20 Un extrait fraichement prCparC de foie ou de muscles de Gre- nouille normale restitue au foie perfuse la substance 6tCe par le lavage prolong6 et retablit ainsi l’effet glycoginolytique de 1’adrC- naline.
30 L’extrait de foie de Grenouille hypophysectomiske est depourvu de la substance qui est nicessaire B l’adrenaline pour exercer une\ action glycoginolytique dans le foie lave de Grenouille normale. 40 L’adrknaline ne produit pas d’effet glycogenolytique dans le
foie de Grenouille hypophysectomiske perfuse avec le liquide Locke- Tyrode. Mais cet effet apparait si le foie est perfuse soit avec un extrait de foie de Grenouille normale, soit avec un extrait hypo- physaire.
5 e L’extrait hypophysaire seul, m$me a dose elevee, ne possttde pas la proprieti de declencher un effet glycogenolytique dans le foie perfuse d’une Grenouille normale.
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La substance 6tCe du foie par un lavage prolong6 et restituCe par un extrait de foie de Grenouille normale est donc une substance d’origine hypophysaire. Cette hormone hypophysaire serait responsable dans les conditions physiologiques de I’action glycogCnolytique de I’adrCnaline puisque, en son absence, cette action n’a pas lieu. Ainsi I’adrCnaline - au moins aux doses que nous avons employees - et I’extrait hypophysaire ne produisent pas separCment d’effet glycogknolytique. Cet effet ne semble possible que lorque les deux hormones agissent syner- giquement .
La coexistence de 3 ClCments primordiaux : le glycoghe - sub- stance & dkdoubler - et deux hormones agissant en synergie - I’adrCnaline et l’hormone hypophysaire, constituent normalement dans l’organisme un systime glycogknolytique hormonal et dont I’intC- grit6 assure, dans les conditions physiologiques, la production du glucose au cours de la regulation de la glycCmie.
B I B LIOG RAP H I E
BACHMAN, C. e t TOBY, C. - J . of Physiol., 1936, LXXXVII , I. BARNES, B. 0.; DIX, A. S. e t ROGOFF, J. M. - Proc. SOL. Exp. Biol. Med., 1934,
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LEON KEPINOV
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