Régulation de la glycémie

Le rôle du foie dans la régulation de la glycémie a été mis en évidence par l'expérience dite « du foie lavé » par Claude Bernard en 1855.

Via la veine porte hépatique, le foie reçoit le glucose issu de l'alimentation. L'une de ses fonctions est de réguler la glycémie en synthétisant du glycogène ou des lipides (acides gras et glycérol) après un apport important (repas copieux), et de libérer du glucose pendant des périodes de jeûne, afin que la glycémie reste constante et égale à sa valeur normale (entre 4,4 et 6,6 mmol/L ; soit entre 0,8 et 1,2 g/L).

Pour ce faire, le foie régule la production et le stockage du glucose grâce à trois voies métaboliques :

• la glycogénogenèse est une voie de synthèse du glycogène qui permet le stockage du glucose dans le foie sous forme de glycogène ;
• la glycogénolyse est une voie d'hydrolyse du glycogène[2] qui libère le glucose, et permet le destockage du glucose sous forme de glucose-6-phosphate, par phosphorolyse du glycogène ;
• la néoglucogenèse est une voie de synthèse du glucose à partir d'éléments non glucosidique tel que l'oxaloacétate et surtout l'alphacetoglutarate situé au carrefour entre plusieurs voies métaboliques dont celles de certains acides aminés dits glucoformateurs. Elle est active par une baisse de la glycémie en dessous de sa valeur normale associée à un épuisement des réserves de glycogène et est nécessaire au bon fonctionnement du cerveau et des hématies. Le rein est également capable de synthétiser du glucose ;
• la lipogenèse : voie de synthèse des acides gras à partir d'un produit de dégradation du glucose, l'Acétyl-CoA. Chez l'homme le tissu adipeux n'est pas capable d'effectuer cette synthèse contrairement à d'autres animaux (le rat en particulier) ;
• la lipolyse : voie de dégradation des acides gras.

Régulation en cas d'hypoglycémie.

En plus des enzymes pancréatiques servant à la digestion et libérées dans l'anse duodénale, le pancréas produit des hormones hyperglycémiantes (glucagon) et hypoglycémiantes (insuline).

Une ablation partielle du pancréas (pancréatectomie) entraîne une augmentation très importante de la glycémie dans le sang circulant puisque l'insuline ne remplit plus son rôle hypoglycémiant.

• Les cellules β des îlots de Langerhans du pancréas produisent de l'insuline en fonction de la concentration de glucose et d'acides gras libres;

• En cas d'hypoglycémie sévère, le sujet ressent une sensation de faim incoercible (fringale). Cependant, la variation de la glycémie n'est pas le seul facteur déclenchant de la sensation de faim. Les voies de régulation du ratio faim/satiété impliquent des molécules (petits peptides) produites par le tractus digestif avant et après la prise d'aliments, molécules également impliquées (pour partie seulement) dans les voies de régulation de production de l'insuline et du glucagon (hormone hyperglycéminante).

Hormis sa fonction néoglucoformatrice, le rein peut sécréter le glucose du sang si sa concentration circulante est très élevée (diabète sucré), ce qui ne se produit pas chez un sujet sain; la glycosurie normale est nulle. Le glucose produit dans l'urine primitive est réabsorbé activement vers le sang au niveau du tubule proximal. Cette fonction est saturable, ce qui explique qu'au delà d'une concentration plateau (qui correspond à la concentration circulante de glucose égale à 9.9 mmol/l environ, soit 1,80 g/l), l'excédent de glucose présent dans l'urine primitive n'est plus réabsorbé.

Le rein contribue donc, dans une moindre mesure, au maintien de la glycémie.

Parallèlement à cette régulation que l'on peut qualifier de métabolique, d'autre hormones peuvent intervenir dans la régulation de la glycémie: l'adrénaline, le cortisol et l'hormone de croissance. L'adrénaline est produite par la médullo-surrénale, sa production augmente lors d'un stress, ou d'un effort. En agissant sur la glycogénolyse, elle provoque une hausse de la glycémie et permet un apport rapide en glucose aux muscles lors d'un effort. Le cortisol, produit dans le cas d'un stress émotionnel fort, est hyperglycémiant. L'hormone de croissance est hyperglycémiante.

Selon qu'elles soient hyperglycémiantes ou hypoglycémiantes, les hormones mises en jeu n'agissent pas de la même manière, ni au même moment.

La régulation de la glycémie ne semble être liée qu'à un faible nombre de gènes (incluant un gène important pour la mélatonine). Une étude internationale[3] a montré que ces quelques gènes sont aussi impliqués dans le codage de la production du récepteur (MT2) de la mélatonine. Or ce récepteur MT2 est trouvé dans la rétine, dans le nerf optique, dans la région du diencéphale mais aussi dans les cellules du pancréas sécrétant l'insuline.
On pensait déjà que la mélatonine intervenait aussi dans l'appétit (et peut-être dans certains cas d'obésité), car injectée à des rats, elle augmente leur prise de nourriture et leur poids[4].
Par ailleurs, une mutation du gène codant le récepteur 2 (MT2) de la mélatonine est associée à une augmentation du risque d'obésité et au diabète de type 2, mais aussi aux troubles du sommeil.
Cette découverte pourrait expliquer certaines associations diabète-dépression. Les patients porteurs de plusieurs mutations de ces gènes ont des glycémies de type pré-diabétique et risquent donc plus de développer un diabète et/ou des maladies cardio-vasculaires précoces.

Le génome de diabétiques de type 2 a commencé à être systématiquement analysé en 2007 après que l'équipe CNRS/Imperial College London a publié une première carte génétique du diabète[5]. Peu après, en 2008, des chercheurs français et anglais démontraient que le gène de la glucose-6-phosphatase (enzyme du métabolisme du glucose, spécifique du pancréas) modulait fortement la glycémie[6].

Le diabète sucré peut être considéré comme un problème organique de fiabilité : plusieurs hormones participent à la création de sucres, mais une seule, l'insuline, est hypoglycémiante, capable de mettre le sucre en réserve, ce qui la rend indispensable à la régulation de la glycémie.

Les patients atteints du diabète de type 1 doivent effectuer un hémoglucotest (HGT) ou glycémie capillaire afin de réguler leur glycémie. Ce test est effectué par le personnel de soins lors d'une hospitalisation. Il faut d'abord nettoyer la partie qui va être piquée pour ne pas fausser les résultats. On pique ensuite sur la face latérale ou médiale des 3 derniers doigts de la main. On ne pique jamais dans la pulpe du doigt. Le sang est déposé sur l'électrode et il faut attendre 20 secondes avant de connaître la glycémie du patient. En fonction du résultat on injectera alors une certaine dose d'insuline afin de rétablir une glycémie normale. Les patients atteints du diabète de type 2 peuvent eux aussi avoir recours aux injections d'insuline au bout d'une dizaine d'années en moyenne.

Le glucagon est utilisé en injection lors des manifestations de malaise hypoglycémique grave (perte de conscience, convulsion...) liées à l'utilisation de l'insuline. Il ne s'agit pas d'un antidote mais de contrer les effets du surdosage en insuline. En cas d' hypoglycémie légère, il faut prendre du sucre puis une collation.