Le glucose est un des métabolites énergétiques essentiels. Certains organes en ont une dépendance quasi exclusive(cerveau). En position assise, on consomme 60% du glucose circulant pour l'activité cérébrale. Le cerveau est sensible à l'hypoglycémie que si elle est prolongée elle entraine alors un coma.

Lors de l'activité physique

 

Le muscle a besoin d'une énergie fournie par la glycolyse au cours de laquelle le glucose est transformé en pyruvate. Ce dernier est peu utilisé, il est converti en lactate dans les conditions d'anoxie. Le lactate est éliminé dans la circulation sanguine. Dans le foie, il est converti en pyruvate, lui-même reconverti en glucose. Le glucose sera récupéré pour alimenter le métabolisme énergétique. La capacité du foie à générer du glucose néosynthétisé est la néoglucogénèse.

 

Le muscle fait appel à des réserves : le glycogène libérant des molécules de glucose. De même, pour le foie.

 

La glycogénolyse mobilise le glucose à partir du glycogène.

 

L'alimentation permet de réaugmenter la glycémie. Le premier site de capture est le foie. En phase de récupération, on récupère les stocks de glycogène dans le foie et les muscles glycogénsynthèse. Ce sont les sucres lents qui permettent cette synthèse.

 

En période de jeûne (hypoglycémie)

 

On a une imprégnation hormonale où dominent les catécholamines (adrénaline et noradrénaline) et le glucagon sécrété par les cellules des îlots de Langerhans. Le foie joue un rôle de fournisseur de glucose à l'organisme par la circulation sanguine. Le glucose provient : du glycogène par glycogénolyse de la néoglucogénèse réalisée à partir de lactate, d'acides aminés(élimination protéique), de glycérol libéré à partir des triglycérides du tissu adipeux. Le foie est quasiment le seul à pouvoir sécréter le glucose.

 

En situation post-prandiale

 

Il y a une absorption importante de glucose induisant la sécrétion d'insuline. Cette dernière diminue la glycémie et stimule des synthèses. Le glucose alimente la glycolyse donnant du pyruvate entrant dans la mitochondrie où il donne de l'acétyl-coenzyme-A et du citrate.

 

Le cycle de Krebbs étant bloqué, le citrate ressort donnant des acides gras esterifiés en triglycérides véhiculés par les VLDL (Very Low Density Lipid) jusqu'au tissu adipeux.

 

L'apport de glucose, lorsqu'il est supérieur aux besoins énergétiques, stimule la lipogénèse, en particulier au niveau du foie à travers la glycolyse et la synthèse d'acétylCoA.

 

Un excès de glucose induit donc un excès de graisse, par contre aucun acide gras ne peut être converti en glucose.

 

Digestion et absorption des glucides

 

Les glucides constituent une part importante de notre alimentation. On distingue : les sucres rapides (saccharose constitué de glucose et de fructose, le lactose...), les sucres lents (pain, pâtes : surtout l'amidon). L'amidon est un enchaînement de glucopyranose en 1-4α avec des ramifications en 1-6 α. C'est la forme de réserve végétale du glucose.

 

Ces sucres ne peuvent êtres utilisés que sous forme d'oses. Il faut donc qu'il y est hydrolyse avant absorption. Il existe pour l'amidon des amylases dont la plus importante clive en 1-4 α, ce qui libère deux diholosides : le maltose et l'isomaltose (1-6). Les amylases ont deux localisations : la salive et le pancréas exocrine.

 

Il existe une pathologie rare du pancréas au cours de laquelle celui-ci est détruit à cause de l'activation anormale d'enzymes comme la trypsine, la chymotrypsine et les phospholipases. C'est la pancréatite aiguë hémorragique. Les moyens de diagnostic sont l'apparition de l'amylase dans le sang (amylasémie) et les urines (amylasurie) ; une partie de l'amylase est éventuellement filtrée dans le glomérule.

 

A chacun des diholosides correspond une hydrolase spécifique :

 
Diholoside Hydrolase Produit
Maltose Maltase Glucose
Isomaltose Isomaltase Glucose
Saccharose Sucrase ou saccharase Glucose et Fructose
Lactose Lactase Glucose et Galactose
 

 

 

Ces hydrolases, qui catalysent la dernière étape de digestion des sucres, sont localisées au niveau de la bordure en brosse existe un transporteur actif du glucose au niveau de la bordure en brosse.

 

A la membrane baso-latérale on assiste à une libération de Na+ à l'extérieur avec consommation d'ATP. Le rôle de l'ATPase Na+/K+ est de créer un gradient de telle sorte que le cytoplasme est appauvri en Na+.

 

Le système d'entrée du glucose se fait par un co-transporteur sodium-dépendant. Le glucose s'accumule dans la cellule puis rejoint les capillaires dans le tissu conjonctif sous-jacent pour rejoindre par le système porte le foie. C'est donc le foie qui reçoit la 1ère vague de glucose pendant la période post-prandiale.

 

Ce transporteur sodium-dépendant se retrouve aussi dans le tube contourné proximal où il joue un rôle dans la réabsorption du glucose filtré dans le glomérule. Donc à l'état normal, le taux de glucose dans les urines est nul. Si taux anormal : glycosurie.

 

Application pathologique en pédiatrie : il existe des symptômes de malabsorption dû à un déficit de ces hydrolases de la bordure en brosse notamment en lactase. Pour le nourrisson, il s'agit d'une nutrition lactée le lactose n'est pas hydrolysé ce qui entraine un appel d'eau et des diarrhées d'où l'tilisation de lait dépourvu de lactose car intolérance au lactose.

 

Mécanisme d'entrée du glucose dans les cellules

 

Pour cela il y a intervention de protéines membranaires (7ou 8 isoformes connues), les GLUT (Glucose Transporteurs). Ces protéines fonctionnent par un processus non dépendant de l'énergie.

 

Grâce au gradient, le glucose pénètre dans la cellule. A l'intérieur, le taux d'ATP est tel que le glucose est directement phosphorylé. Le taux de glucose libre est maintenu à concentration faible.

 

Dans le foie, la protéine GLUT est présente de manière constitutive au niveau de la membrane. Le foie est donc compétent pour absorber constamment du glucose.

 

Si la concentration de glucose intra-cellulaire est inférieure à la concentrationde glucose extra-cellulaire, alors le foie est capable de ressortir du glucose vers l'extérieur.

 

Les tissus adipeux et musculaire sont ses tissus insulino-sensibles.

 

Le récepteur à l'insuline est formé de deux chaînes α associées chacune à une chaîne p : c'est un hétérotétramère à activité tyrosine kinase côté intra-cellulaire. L'insuline se lie sur les chaînes α ce qui induit un changement conformationnel. La phosphorylation des résidus de tyrosine se produit par autophosphorylation. Ceci est la 1ère étape de toute une cascade de signaux.

 

Dans le cytoplasme, existe un système de vésicules qui sont des réservoirs de GLUT.Ces signaux provoquent donc la fusion de ces vésicules avec la membrane plasmique pour que les GLUT puissent exercer leur rôle. Tout ceci est réversible. Si l'insuline est absente, il y a endocytose de ces GLUT.

 

L'insuline est donc indispensable dans le tissu adipeux et le muscle car en l'absence d'insuline, le glucose ne pénètre plus dans les cellules et il n'y a pas de gycolyse. Le glucose s'accumule à l'extérieur il y a hypoglycémie caractéristique du diabète de type I ou insulinoprive.

 

Pathologie : maladie auto-immune avec destruction de cellules des îlots P de Langerhans. Il n'y a plus d'insuline et donc diabète de type I.

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