GLYCEMIE ET DIABETE

 

Nous insisterons sur l'importance de la constance du taux de glucose sanguin ou glycémie. Glycémie signifie sucre ("glyc") dans le sang ("émie"). Le maintien de cette constance est le résultat de la mise en jeu d'un mécanisme hormonal autorégulé entre différents organes.
Cette régulation normale est l'expression d'une information génétique multiple; dans certains cas, des facteurs environnementaux (déséquilibres alimentaires) peuvent la modifier.

 

Eléments requis:

• les réponses de l'organisme à l'effort physique,
• l'intégration des fonctions dans l'organisme

Thèmes traités et activités pédagogiques (durée: 3 semaines):

La régulation de la glycémie
L'origine complexe des diabètes

Thème 1: La régulation de la glycémie

On mesure, à jeun, la glycémie de 131 individus:

 

Glycémie (g.L-1)	0,6	0,65	0,7	0,75	0,8	0,85	0,9	0,95	1,0	1,05	1,1	1,15	1,2	1,25	1,3
Nombre d'individus	1	1	6	15	29	18	10	6	7	5	3	2	3	2	1
Glycémie (g.L-1)	1,35	1,4	1,45	15	1,55	1,6	1,65	1,7	1,75	1,8	1,85	1,9	1,95	2,0
Nombre d'individus	1	3	1	2	2	2	1	1	1	2	2	1	2	1

---

Quelle évaluation pouvez-vous faire de ces résultats (version Excel du tableau)?

---

La valeur normale à jeun, ou dans la journée avant les repas, est comprise entre 0,70 et 0,90 g.L-1: on retient généralement la valeur de 1g.L-1. On peut aussi la mesurer 1 h 30 après le début du repas (glycémie postprandiale) et sa valeur normale est inférieure à 1,50 g.L-1.

On peut la mesurer très facilement soi-même, à domicile ou sur son lieu de travail, avec un petit appareil appelé « lecteur de glycémie » qui analyse une goutte de sang, qui est prélevée au bout du doigt avec une sorte de stylo appelé «autopiqueur». On parle de «glycémie capillaire» car le sang provient des tout petits vaisseaux appelés capillaires.

 

Législation sur le sang et les produits dérivés Hépatite et SIDA constituent les risques majeurs: toute manipulation d'échantillons de sang humain faite par les élèves est interdite (sauf en sections spécialisées où elle est strictement réglementée (vaccination contre l'hépatite obligatoire notamment). Extrait du BOEN n°3 du 21 janvier 1993 "Les utilisations expérimentales indispensables seront réalisées par les élèves exclusivement à partir de sang obtenu dans des centres spécialisés et offrant toutes les garanties d'innocuité ou à partir de sang de mammifère".

 

---

Vous trouverez ci-dessous quelques conseils donnés aux diabétiques pour mesurer leur glycémie. En classe, la manipulation peut être faite par le professeur sur lui-même, sous une caméra de type DIDACAM afin que les élèves assistent de leur place à l'opération sur l'écran de télévision.

1 - Lavez-vous les mains à l'eau chaude, d'une part pour éviter une infection, et d'autre part pour éviter que des débris alimentaires microscopiques ou la sueur faussent l'analyse.

2 - Mettez une lancette neuve dans l'autopiqueur afin de réduire la sensation douloureuse, elles ont un diamètre très faible et sont très affutées, ce qui fait que leur pointe s'abîme lors de leur utilisation.

Bien entendu, une même lancette ne doit jamais être utilisée par deux personnes différentes, même de façon exceptionnelle.

3 - Préparez une bandelette et mettez en marche le lecteur de glycémie. Tous les segments d'affichage s'allument alors pendant quelques secondes, de manière à pouvoir vérifier au passage qu'il n'y a pas un ou plusieurs segments défectueux (ce qui conduirait à un affichage incohérent ou de chiffres erronés).

4 - Avec l'autopiqueur, piquez sur le côté de la dernière phalange (c'est à cet endroit qu'il y a le plus de sang et que cela fait le moins mal) des trois derniers doigts de la main gauche ou de la main droite (le pouce et l'index sont les doigts les plus souvent utilisés pour sentir, toucher ou saisir les objets; il vaut donc mieux ne pas les piquer). La sensation douloureuse peut être réduite au moment de la micropiqûre, en pressant les bords interne et externe de la deuxième phalange du doigt où est réalisé le prélèvement avec le pouce et les autres doigts de la même main.

5 - Approchez le doigt de la bandelette de façon à ce que l'extrémité inférieure de la goutte de sang vienne au contact de la zone de dépôt de la bandelette. La goutte de sang glisse alors toute seule dans la bandelette.

Après affichage du résultat, il est possible avec certaines bandelettes, de comparer visuellement le changement de couleur de la zone réactive avec une échelle de couleur présente sur la boîte de bandelettes.

 

Notez les indications données par l'appareil (date, heure) ainsi que les conditions de la mesure.

---

 

La glycémie peut être exprimée en grammes par litre (g.L-1) ou mg.dL-1, mais aussi en millimoles par litre (mmol.L-1), la mole étant un mode d'expression normalisé des unités biologiques :

- La conversion des g.L-1 en mmol.L-1 est obtenue en multipliant les g.L-1 par 5,5.
- La conversion des mmol.L-1 en g.L-1 est obtenue en multipliant les mmol.L-1 par 0,18.

---

Retrouvez ces valeurs de conversion en calculant la masse molaire du glucose C6H12O6.

---

 

La glycémie oscille en fait tout au long de la journée autour de cette valeur: on la mesure à différents moments de la journée chez un même individu.

 

Heures

6:30

7:00

8:30

9:00

9:20

10:00

11:00

12:00

12:30

13:00

13:30

14:00

Glycémie (mg.dL-1)

80

95

92

84

86

87

86

84

82

101

110

108

Circonstances

Petit déj.

Travail sédentaire (bureau)

Déj.

Marche (1,5km-15')

Travail debout

Heures

15:00

15:44

17:46

17:53

19:00

20:00

21:00

22:00

24:00

2:00

4:00

6:00

Glycémie (mg.dL-1)

95

88

79

86

80

115

110

105

95

86

84

80

Circonstances

Travail debout Absorption de 5g de glucose à 17:48

Dîner

Sommeil

---

Représentez graphiquement ces variations (version Excel du tableau) et comparez les en fonction des moments de la journée et des conditions physiologiques (absorption d'aliments, activités).

---

L'amplitude modeste de ces variations surprend si l'on considère:

- la faible disponibilité de glucose libre dans les liquides de l'organisme (20 L de sang et de lymphe, dans cette dernière le taux de glucose est voisin de la glycémie),
- l'importance de la consommation moyenne de glucose par l'organisme (10 à 15 g.h-1 en moyenne).

---

Il est possible de réaliser un test d'hyperglycémie provoquée par voie orale (HPO): il consiste en une prise standardisée de glucose (75 g dissout dans 250 ml d'eau, à absorber en moins de 5 minutes).

Chez un sujet on a obtenu les résultats suivants:

 

Temps après l'ingestion (h)	0	0h30	1h	1h30	2h	3h	4h	5
Glycémie (mg.dL-1)	80	130	125	105	80	75	70	80
(mmol.L-1)

Evaluez la réserve totale de glucose circulant dans l'organisme, la consommation journalière de glucose. Comparez les deux valeurs.

Quel problème est ainsi posé?

Que vous inspire les résultats de l'HPO pour donner une première explication au problème posé?

Proposez un modèle de gestion du glucose dans l'organisme sous forme de schéma qui prenne en compte les constatations faites ci-dessus à savoir les entrées de glucose, la réserve, le glucose circulant et les sorties.

---

1.1 L'HOMEOSTASIE GLYCEMIQUE, UN PROBLEME DE GESTION DES RESERVES

1.1.1 Stockage du glucose: la fonction glycogénique du foie

L'importance du foie: Après ablation du foie chez un chien, on fait toutes les heures un prélèvement sanguin et on dose le glucose:

 

Temps en heures	0	1 Ablation	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Glycémie en g.L-1	1,11	1,10	0,98	0,90	0,80	0,78	0,64	0,60	0,48	0,39	0,34
Effets constatés			Tachycardie	Hypothermie			Respiration accélérée	Fièvre	Faiblesse	Coma	Convulsions Mort

---

Quel rôle du foie est révélé par cette expérience?

---

Les expériences historiques de Claude Bernard en 1855 ont révélé le rôle du foie qui reçoit l'ensemble du sang irriguant la muqueuse intestinale (schéma ci-contre).

• PREMIERES OBSERVATIONS DE CLAUDE BERNARD
  

" Pour suivre les transformations des matières sucrées alimentaires dans l'organisme, je pris des chiens qui, étant omnivores, se prêtent plus facilement à un régime déterminé. Je les divisai en deux catégories, donnant aux uns et aux autres la même alimentation, sauf une substance: le sucre. Les uns recevaient de la viande cuite seule, les autres de la viande additionnée de sucre. J'ouvris l'un des chiens soumis au régime avec addition de sucre: je trouvai du sucre dans l'intestin, j'en trouvai dans le sang. Ce résultat n'avait rien que de prévu puisque l'animal avait mangé du sucre.
Je fis la même épreuve sur un chien soumis au régime exclusif de la viande cuite, je ne fus pas médiocrement étonné de rencontrer chez lui, comme chez le premier, du sucre en abondance dans le sang, quoique je n'en pusse déceler aucune trace dans l'intestin.
Je répétai l'expérience de toutes les manières; toujours le résultat se présenta le même: [du glucose] en aval du foie, dans les vaisseaux sus-hépatiques, dans la veine cave inférieure, dans le coeur droit et au delà."

• L'EXPERIENCE DU "FOIE LAVE"

Cette célèbre expérience a été réalisée en 1855. Claude BERNARD l'a décrite en ces termes:

"J'ai choisi un chien adulte, vigoureux et bien portant, qui, depuis plusieurs jours, était nourri de viande; je le sacrifiai 7 heures après un repas copieux de tripes.
Aussitôt, le foie fut enlevé, et cet organe fut soumis à un lavage continu par la veine porte J'abandonnai dans un vase ce foie à température ambiante et, revenu 24 heures après, je constatai que cet organe que j'avais laisséla veille complètement vide de sucre s'en trouvait pourvu abondamment."

Après avoir réalisé son expérience, Claude Bernard conclut: "cette expérience prouve que dans un foie frais, à l'état physiologique, c'est-à-dire en fonction, il y a deux substances:
- le sucre, très soluble dans l'eau, emporté par le lavage;
- une autre matière assez peu soluble dans l'eau: c'est une substance qui, dans le foie abandonné à lui-même, se changea peu à peu en sucre."

• DOSAGE DU GLUCOSE A L'ENTREE ET A LA SORTIE DU FOIE:

DOSAGE DU GLUCOSE	GLYCEMIE (en g.L-1)
	dans la veine porte hépatique	dans la veine sus-hépatique
Après un jeûne de quelques heures	0,8	0,95 à 1,05
Après un repas	2,5	1 à 1,2

---

  Quelle information complémentaire est apportée par cette expérience?

---

 

La mise en réserve du glucose par le foie peut être facilement mise en évidence en travaux pratiques:

---

Après prélèvement d'un fragment de foie frais, découpez-le aux ciseaux en petits fragments que vous placerez dans un bécher rempli d'eau distillée. Agitez l'ensemble avec une baguette de verre et détectez la présence de glucose à l'aide d'un glucomètre.

Lavez les mêmes fragments à l'eau du robinet après les avoir mis dans un tamis. Replacez-les dans un nouveau bécher rempli d'eau distillée et refaites un nouveau test de détection du glucose.

Abandonnez l'ensemble à la température ambiante et refaites un dernier test après une demi-heure.

Consignez les résultats dans un tableau. Faites vos interprétations.

---

Après un repas, le foie polymérise le glucose sous forme de glycogène, c'est la glycogénogénèse:

n C6H12O6 ------------> (C6H10O5)n + n H2O

C'est un polymère de glucose dont la molécule est ramifiée, comme celle de l'amidon, mais dont la masse molaire moléculaire est plus faible (2.10e6 contre 50.10e6).

---

Vous pouvez extraire le glycogène du foie: faites bouillir les fragments de foie dans l'eau distillée. egouttez-les et broyer-les au mixer ou dans un mortier. Faites bouillir à nouveau dans de l'eau distillée. Ajoutez quelques gouttes d'acide chlorhydrique au filtrat; filtrez à nouveau.

Ajoutez 4 fois son volume d'éthanol au filtrat. Filtrez et récupérez le précipité du filtre. Dissolvez-le dans quelques mL d'eau. Vous pouvez caractériser le glycogène ainsi extrait en faisant agir le Lugol: qu'observez-vous?

 

Le dosage du glycogène hépatique peut être réalisé par colorimétrie.

---

Ainsi à la sortie du foie qui met en réserve le glucose sous forme de glycogène, la glycémie est quasi-normale.
Les capacité de stockage hépatique sont toutefois limitées (une centaine de g). Les muscles stockent aussi du glycogène (1% environ de leur masse, soit 300 à 350g pour l'organisme), le tissu adipeux prélève du glucose sanguin et le transforme en lipides.
Tous ces mécanismes s'opposent à l'hyperglycémie.






En période de jeûne, le déstockage est rendu nécessaire, c'est la glycogénolyse ou glycogénèse:

(C6H10O5)n + n H2O ------------> n C6H12O6

 

Quelques observations microscopiques:

Vous pouvez réaliser ces observations à partir de préparations du commerce et compléter l'étude avec le portail du LabCeTi de l'Université FUNDP de NAMUR - "Histologie spéciale humaine".

---

Le foie: choisir, comme indiqué ci-contre, la rubrique "Histologie spéciale humaine - Appareil digestif - Glandes annexes - Foie".
Le choix de vues appropriées vous permet d'observer:

- les lobules du foie (dessin d'observation),

- les hépatocytes des lobules, cellules spécialisées bien reconnaissables,

- le glycogène, au microscope électronique, sous forme de particules cytoplasmiques denses, regroupées en rosettes.

Le muscle: choisir la rubrique "Histologie générale - Tissus musculaires (TM) - TM strié squelettique".
Vous pourrez observer:

- les cellules musculaires en CT et CL,

- une coloration spéciale permet d'y observer les grains de glycogène.

Le tissu adipeux: choisir la rubrique "Histologie spéciale humaine - Système cutané - Hypoderme".
Vous pourrez observer:

- les lobules adipeux,

- les adipocytes.

---

1.1.2 Le foie, seul organe capable de libérer du glucose dans le sang par hydrolyse de ses stocks de glycogène:

La réserve musculaire est "une réserve privée" réservée aux seuls muscles, qui ne peuvent libérer le glucose dans le sang.

Bien que le stock hépatique de glucose soit limité, le foie est capable d'en produire à partir d'autres métabolites comme les acides aminés (issus des protéines), des acides gras (issus des réserves lipidiques), de l'acide lactique (issu de l'activité musculaire): c'est la néoglycogenèse ou néoglucogénèse.
Tous ces mécanismes s'opposent à l'hypoglycémie.

Les cellules sont toujours alimentées en glucose malgré un jeûne. Montrons, à l'aide du schéma ci-dessous, quelles sont les différentes origines du glucose (les valeurs exprimées en g concernent les approvisionnements quotidiens):

 



 

1.1.3 La constance ou homéostat glycémique est une nécessité vitale:

- L'hypoglycémie est une urgence médicale notamment pour les neurones incapables d'utiliser d'autres métabolites que le glucose. Des convulsions, puis un coma mortel est redouté.

- L'hyperglycémie chronique (diabète) est un risque à long terme en entraînant une dégradation progressive du système cardio-vasculaire, avec des troubles rénaux, rétiniens.

La présence de glucose dans l'urine (glycosurie) est le signe que la glycémie a dépassé le seuil d'élimination urinaire du glucose de 1,8 g.L-1.

1.2 ROLE DU PANCREAS DANS LA REGULATION GLYCEMIQUE

1.2.1 L'origine des diabètes a été comprise au XIXe siècle à la suite d'expériences réalisées chez l'animal

Expérience d'ablation du pancréas ou pancréatectomie

Chez un chien pancréatectomisé, deux types de troubles apparaissent:

• digestifs d'abord, dus à l'absence du suc pancréatique indispensable à la digestion,
• glycémiques ensuite comme l'indiquent les résultats graphiques ci-contre:

---

Quel rôle du pancréas sur la glycémie pouvez-vous dégager de cette expérience?

---

Expérience de greffe d'un pancréas après ablation

Chez un chien pancréatectomisé, on raccorde un pancréas à la circulation sanguine du cou comme l'indique la figure.

Des prélèvements sanguins répétés permettent de suivre la glycémie. Après quelques heures, le pancréas est "débranché".

 



 

Disparition du diabète pendant la gestation

Chez une chienne diabétique, les troubles liés au diabète disparaissent pendant la gestation, mais réapparaissent après la mise bas.

Expérience d'injection d'extraits pancréatiques

Des extraits pancréatiques injectés dans le sang d'un animal diabétique font rapidement baisser la glycémie.

---

Analysez ces expériences et précisez le type de mécanisme dans lequel le pancréas est impliqué pour réguler la glycémie.

---

Nous rappellerons ici, en l'adaptant au cas des animaux, la définition d'une hormone:

c'est une substance, fabriquée par des cellules endocrines, libérée dans le sang et agissant à distance sur des cellules-cibles qui lui sont spécifiquement sensibles.

 

1.2.2 Etude histologique du pancréas

Le pancréas est une glande mixte:

• ses cellules acineuses fabriquent et déversent des enzymes digestives dans le duodénum (glande exocrine),
• les îlots de Langerhans sécrètent dans le sang des hormones faisant varier la glycémie (glande endocrine).

---

    Une excellente étude microscopique du pancréas exocrine, mais uniquement faite à titre de documentation destinée à montrer que le pancréas intervient dans la fonction digestive, peut être menée à partir de l'adresse suivante:

http://www.chups.jussieu.fr/polys/histo/histoP2/pancreas.html

 

Avant d'observer au microscope une préparation histologique de pancréas du commerce et pour bien comprendre son autre fonction, endocrine, impliquée dans la régulation glyémique, il sera possible de poursuivre cette étude histologique, par la page suivante de cette adresse:

http://www.chups.jussieu.fr/polys/histo/histoP2/POLY.Chp.1.3.2.html

Faites un dessin d'observation qui résume l'analyse faite ci-dessus.

 

Imaginez une expérience qui permette de montrer que le pancréas exocrine ne sécrète aucune hormone intervenant dans la régulation de la glycémie.

---

L'observation au microscope électronique, complétée par une approche immunohistochimique de ces îlots, révèle l'existence de deux populations cellulaires: les cellules à la périphérie (colorées en rouge sur le document) , les cellules au centre (colorées en vert).

---

Le portail du LabCeTi de l'Université FUNDP de NAMUR, dans lequel vous sélectionnerez la rubrique "Histologie spéciale humaine - Appareil digestif - Glandes annexes - Pancréas", vous permettra d'observer les grains de sécrétion des cellules endocrines. Pour ce faire, choisissez les deux dernières électronographie de la page "pancréas".

 

Une étude interactive du pancréas au microscope électronique sur le site du "College of Medicine University of Illinois at Urbana-Champaign" vous permettra d'observer les deux types de cellules du pancréas endocrine impliquées dans la régulation glycémique (grossissements x2000 et x48000).

---

1.2.3 Deux hormones pancréatiques antagonistes:

Afin d'étudier l'effet de l'insuline sur la glycémie, on soumet, pendant 90 minutes, un chien à une perfusion d'insuline dosée à 70 mU/kg/h (10 mU correspondent à 0,4.10e-9 g d'insuline). Pour connaître celui du glucagon, on soumet un chien à une perfusion assurant dans un premier temps, le maintien de la glycémie à une valeur normale, puis à une perfusion en glucagon multipliée par quatre pendant 180 minutes.





---

Décrivez l'effet des deux hormones sur la glycémie. Trouvez un adjectif pour caractériser respectivement l'effet de l'insuline, celui du glucagon.

---

Analysons le mode d'action des deux hormones sur les cellules hépatiques.

Pendant 4 heures on injecte du glucagon à des chiens en bonne santé, à jeun depuis 12 heures. On suit l'évolution de la teneur en phosphorylase hépatique, une enzyme du foie qui intervient dans la glycogénolyse (graphe ci-contre, à droite).

La teneur du foie en glycogène est dosée chez un chien après une pancréatectomie, puis pendant un temps au cours duquel on pratique des injections répétées d'insuline (graphe ci-contre, à gauche).

---

Après avoir analysé ces résultats, expliquez l'effet de chacune des deux hormones sur les cellules hépatiques.

---

En résumé,

• les cellules produisent l'insuline (insula = île): polypeptide formée de 51 acides aminés. Elle déclenche une baisse de la glycémie: on dit qu'elle est hypoglycémiante. C'est le chirurgien canadien Frederick BANTING qui fut le premier à isoler l'insuline en 1922.
• les cellules produisent le glucagon: polypeptide formé de 29 acides aminés. C'est une hormone hyperglycémiante.

 

1.2.4 Déclenchement de la sécrétion des hormones pancréatiques:

On opère sur un pancréas isolé de chien sur lequel la circulation sanguine a été remplacée par la perfusion d'un liquide physiologique qui assure la survie des cellules. Dans ce liquide on modifie à volonté la concentration en glucose.

On mesure la libération d'insuline et de glucagon en fonction de la concentration en glucose du liquide de perfusion (graphe ci-contre).

---

Dites comment se comportent les cellules pancréatiques vis-à-vis des variations de la glycémie.

---

 

Comment les effets opposés de ces deux substances sont-ils obtenus?

 

1.2.5 Les cellules-cibles des hormones pancréatiques:

Une hormone n'agit sur une cellule que si celle-ci la détecte: elle doit posséder des récepteurs capables de se lier spécifiquement à elle.

Par ailleurs, le message hormonal est codé par la concentration plasmatique de l'hormone: plus elle est élevée, plus l'effet est important.

---

Laquelle des deux affirmations est confirmée par les données ci-dessous?

---

LOCALISATION DE LA RADIOACTIVITE SUR LES MEMBRANES CELLULAIRES APRÈS INJECTION D'INSULINE OU DE GLUCAGON MARQUES
	Insuline radioactive	Glucagon radioactif
Cellules hépatiques	+	+
Cellules musculaires	+	-
Cellules adipeuses	+	-

 

Nous retiendrons donc que:

• l'insuline agit sur des cellules-cibles variées:

  - à l'exception des cellules nerveuses notamment, la plupart des cellules de l'organisme ont des récepteurs insuliniques. L'insuline y favorise la pénétration du glucose et sa consommation.

  - au niveau des organes de stockage, elle stimule la glycogénogenèse hépatique et musculaire et la synthèse de graisses par le tissu adipeux.

  Ces mécanismes font baisser la glycémie et une injection excessive d'insuline peut déclencher un coma insulinique.

• le glucagon agit uniquement sur les cellules hépatiques en se comportant comme une hormone antagoniste de l'insuline: il stimule la glycogénolyse et la néoglycogenèse.

 

Le contrôle de la glycémie suppose ainsi un équilibre entre ces deux hormones hépatiques.

1.3 LA REGULATION DE LA GLYCEMIE, EXEMPLE DE MECANISME AUTOREGULE

La glycémie, comme de nombreux paramètres physiologiques (concentrations de constituants sanguins, pH, température,) est constamment contrôlée.
Sa valeur fluctue autour d'une valeur de consigne (1 g.L-1): cette homéostasie est obtenue grâce à l'intervention de mécanismes autorégulés: la variation du paramètre contrôlé ou système réglé déclenche une réaction du système réglant telle qu'une correction aît lieu.



1.3.1 Le système réglé est susceptible de varier à la hausse (après un repas) ou à la baisse (jeûne).

 

1.3.2 Le système réglant comporte d'une part des capteurs enregistrant les écarts de glycémie par rapport à 1 g.L-1 et d'autre part les organes et mécanismes amenés à réagir pour corriger ces écarts:

- les cellules et des îlots de Langerhans sont sensibles aux écarts glycémiques et sont donc les détecteurs,
- ces mêmes cellules constituent aussi le système de commande de la régulation en adaptant leur sécrétion hormonale: après un repas, celle de glucagon est freinée, voire supprimée, celle d'insuline accrue.
- les organes effecteurs, sensibles aux hormones pancréatiques, réagissent aux messages chimiques en stockant ou en libérant plus ou moins de glucose.

 

1.3.3 Les écarts à la valeur de consigne sont corrigés automatiquement: une hyperglycémie entraîne une hausse de l'insulinémie, associée à une baisse du taux de glucagon: le prélèvement cellulaire de glucose est accru, assurant le retour de la glycémie à la valeur de consigne, inversement lors du jeûne.

---

A partir du schéma ci-dessus, construisez le schéma de régulation de la glycémie au cours d'un repas en rajoutant les cellules hormonales, les cellules-cibles et les hormones impliquées.

---

Thème 2: L'origine complexe des diabètes

Il existe un système de régulation de la glycémie et pourtant certains individus manifestent une hyperglycémie, caractéristique du diabète. Dans ce cas, quelles sont les défaillances du système de régulation? Quelle en est l'origine?

 

Pour porter le diagnostic de diabète il suffit de constater une hyperglycémie chronique:

 

Glycémie à jeun supérieure à 1,26 g/L (7 mmol/L) à deux reprises ou Glycémie supérieure à 2 g/L (11,1 mmol/L) à n'importe quel moment de la journée

 

Les données essentielles pour le diagnostic étiologique (=qui se réfère aux causes) sont cliniques :

• âge,
• poids,
• existence d'une cétonurie,
• hérédité familiale de diabète.

2.1 DEUX GRANDS TYPES DE DIABETES:

Nous savons aujourd'hui que la cause du diabète est un échec de la régulation insulinique de la glycémie. Cet échec peut se manifester de deux manières:

2.1.1 Le diabète de type I , appelé autrefois diabète juvénile, est remarquable par son début brutal :

• Exagération anormale de la sensation de soif, poussant le malade à boire en grande quantité (polydipsie) associée à une augmentation de volume des urines émises par 24 heures (polyurie).
• Exagération anormale de la prise d'aliments, habituellement liée à une exagération de l'appétit (polyphagie).
• Amaigrissement et asthénie (affaiblissement prononcé de l'état général accompagné d'une baisse de la vitalité de l'organisme) chez un sujet jeune, mince.
• Cétonurie (élimination urinaire des corps cétoniques, normalement très faible) associée à la glycosurie (élimination urinaire de glucose).
• On ne retrouve d'antécédent familial que dans 1 cas sur 10.
• Ce diabète survient essentiellement avant 20 ans, mais connaît 2 pics d'incidence vers 12 et 40 ans.
• Il peut être associé à d'autres maladies auto-immunes (réactions immunitaires vis-à-vis de certains des propres antigènes de l'organisme).

Analysons le cas d'un individu, né en 1944, dont le jumeau monozygote était devenu diabétique. Objet d'un suivi médical, sa sécrétion d'insuline a été étudiée sur plusieurs années à partir de 1969 (graphe ci-contre). En 1980, celle-ci étant devenue nulle, la survie du patient exigeait des injections quotidiennes d'insuline.

 

Le tableau ci-dessous montre l'évolution de sa glycémie à jeun.

 

Années	1969	1973	1975	1977	1979	Janvier 1980	Mars 1980
Glycémie (g/L)	0,75	0,71	0,73	0,74	0,97	1,32	3,80

 

2.1.2 Le diabète de type II, appelé autrefois diabète de l'âge mûr, se caractérise typiquement par:

• la découverte fortuite d'une hyperglycémie chez un sujet de plus de 40 ans,
• avec un surpoids ou ayant été obèse, avec surcharge pondérale de prédominance abdominale (rapport taille / hanche supérieur à 0,8 chez la femme, supérieur à 0,95 chez l'homme).
• Le plus souvent, on retrouve une hérédité familiale de diabète non insulino-dépendant.
• Il est souvent associé à une hypertension artérielle essentielle et/ou à une hypertriglycéridémie.
• Le diagnostic se fait le plus souvent lors d'un examen systématique. En effet, le diabète de type II est asymptomatique. Le retard au diagnostic est d'environ 5 ans. Ainsi, dans 20 % des cas, il existe une complication du diabète au moment du diagnostic.

 

Chez dix sujets en bonne santé (âge moyen: 49 ans) et dix sujets diabétiques (âge moyen: 53 ans), de poids comparables, on suit l'évolution de la concentration plasmatique en insuline et celle de la glycémie après une ingestion de glucose de1 g/kg (graphes ci-contre).

---

Montrez que la sécrétion d'insuline permet de différencier les deux types de diabète.

---

2.1.3 Quelques statistiques:

Dans le monde (état en 2002)

• On compte plus de 100 millions de diabétiques.
• Environ 2,8 % de la population adulte est atteinte.
• Entre 6 et 10 % de la population américaine est atteinte. Les minorités noires, indiennes et hispaniques sont les plus touchées.
• Le diabète de type I ou DID (Diabète insulino-dépendant) n'est pas réparti uniformément dans le monde. La France est parmi les pays où le taux est assez bas. La Finlande a un taux 3 fois plus élevé que la France, la Chine et le Japon ont des taux plus faibles.
  Il y a deux fois moins de diabète de type II ou DNID (Diabète non insulino-dépendant) dans les populations rurales actives que dans les populations urbaines sédentaires.

Toutes formes confondues, la fréquence des diabètes dans la population augmente rapidement à partir de 45 ans pour culminer entre 55 et 75 ans. Le vieillissement de la population permet de prédire une augmentation sensible du nombre de patients diabétiques âgés.
Des prospectives annoncent pour l'an 2025 un chiffre de 300 millions de diabétiques, soit 5,4 % de la population mondiale .

 



Source OMS

 

En France (état en 2002)

Le DID concerne environ 120 000 à 150 000 personnes dont environ 30 000 ont moins de trente ans. Il représente 10 à 15 % de l'ensemble des diabètes.
On note des antécédents chez des parents au premier degré dans 5 % des cas, un peu plus souvent du côté paternel.
Chaque année 4000 nouveaux cas sont identifiés.
Le DNID concerne 1,5 million de personnes auxquelles il faut en rajouter peut être 300 000 qui s'ignorent.
On constate que 53 % des hommes et 69 % des femmes atteints de DNID présentent une surcharge pondérale. On note des antécédents chez les parents au premier degré dans 60 % des cas.
Un quart des frères et soeurs d'un diabétique gras sont ou seront diabétiques ; l'existence d'un père ou d'une mère diabétique multiplie le risque par deux.

11.11.2008 Forte hausse des cas de diabète en France (Figaro santé)

 

2.1.3 Les causes des deux types de diabète:

On compare la masse du pancréas et la masse des cellules endocrines lors de l'autopsie d'individus non diabétiques ou atteints de diabète de type I ou II:

Pancréas Phénotype	Masse totale du pancréas (moyennes en g)	Masse du pancréas endocrine (en mg)	Cellule (en mg)	Cellule (en mg)
Non diabétique	82	1 395	850	225
Diabète de type I (DID)	40	413	0	150
Diabète de type II (DNID)	75	1 445	825	375

 

Diabète de type I ou diabète insulino-dépendant (DID):

On étudie quelques caractéristiques du pancréas après biopsie ou autopsies pratiquées chez des sujets diabétiques: les îlots de Langerhans sont détruits, des infiltrations lymphocytaires apparaissent à l'intérieur et autour des îlots. Leur nombre et leur taille sont souvent réduits, ceci étant lié à une production amoindrie d'insuline et une intolérance au glucose.



---

Montrez que les données ci-dessus permettent d'expliquer l'évolution du diabète de type I de l'individu évoqué dans le §2.1.1.

---

Diabète de type II ou diabète non insulino-dépendant (DNID):

Pour comprendre la défaillance du système de régulation du diabète de type II on mesure l'utilisation de glucose par les tissus en fonction de l'insulinémie chez un individu non diabétique et chez un patient atteint de diabète de typeII (graphe ci-contre).

---

Expliquez pourquoi les termes insulino-résistance et DNID (diabète non insulino-dépendant) sont associés au diabète de type II.

---

2.2 PART DU GENOTYPE ET PART DE L'ENVIRONNEMENT

2.2.1 Importance des études épidémiologiques:

Le caractère familial du diabète, surtout de type II, est connu depuis longtemps. Le génotype pourrait donc le favoriser.
Pour démontrer une telle prédisposition, il est nécessaire de réaliser des études statistiques (dites épidémiologiques) de la probabilité d'apparition de la maladie chez des personnes ayant en commun tout ou partie de leur génotype.

Le cas le plus démonstratif est celui des vrais jumeaux:

- si l'un des deux est atteint de diabète de type I, l'autre n'a que 40 à 50% de risque d'être lui-même atteint,
- dans le cas du diabète de type II, le risque grimpe à 90%.

Le génotype n'est donc pas seul en cause, sinon le risque serait le même de voir se développer un diabète chez l'un ou l'autre vrai jumeau: l'environnement intervient.

 

Le tableau ci-dessous fait état des résultats d'études pour lesquelles on s'est servi de l'épreuve d'hyperglycémie provoquée par voie orale pour déterminer la prévalence* du diabète sucré (diabète de type II) chez les personnes âgées de certaines zones géographiques déterminées. Comme le DNID est une maladie dont la période de survie est longue, l'accumulation de personnes dans les groupes d'âge les plus avancés influe sur les taux de prévalence.

Tableau de prévalence du diabète de type II

---

Que constatez-vous? Montrez que ces faits permettent d'argumenter en faveur d'un lien entre patrimoine génétique et développement d'un diabète de type II.

Intéressez-vous au cas des indiens Pima: en quoi la connaissance de cette population permet de conclure à une influence de facteurs environnementaux sur l'apparition de ce diabète?

---

2.2.2 Les gènes de prédisposition ou de susceptibilité:

De nombreuses études de biologie moléculaire montrent que:

- pour le diabète de type II ces gènes sont très nombreux,
- pour le diabète de type I, plusieurs gènes ont été identifiés, dont certains, les gènes DR3 et DR4 du système HLA, jouent un rôle important en cas de présence conjuguée ou non.

2.2.3 Les facteurs de l'environnement:

Pour le diabète de type I, des études devraient permettre de vérifier si certains facteurs (virus, aliments) sont réellement en cause dans le déclenchement de la maladie.
Pour le diabète de type II, il est prouvé que l'état nutritionnel (obésité), le comportement (sédentarité) sont en cause.

 

---

En guise de conclusion, vous compléterez le schéma ci-dessous, notamment en en y plaçant, selon la forme à votre convenance, les causes des deux types de diabète.

 



---

Des renseignements peuvent être trouvés en ce qui concerne:

• le diabète de type I, sur les pages du chapitre "Physiopathologie du diabète de type I"
• le diabète de type II, sur celles du chapitre "Physiopathologie du diabète de type II" du CHUPS de la Pitié-Salpêtrière.

La consultation de la table des matières peut également être consultée à propos des traitements des deux types de diabète et des applications pratiques dans le cadre d'une médecine prédictive, des implications qui peuvent poser des problèmes de nature éthique (risque à l'embauche, refus d'assurer les personnes à risque).

 

Les conséquences du diabète (complications engendrées par la maladie) peuvent aussi être entrevues en consultant la page "The Internet Pathology Laboratory for Medical Education" du "Florida State University College of Medicine":

http://library.med.utah.edu/WebPath/TUTORIAL/DIABETES/DIABETES.html