Objectifs d’apprentissage
À la fin de cette section, vous serez en mesure de :
- Lister et décrire l’action cible des hormones produites par le pancréas.
Le pancréas est un organe long et mince, dont la majeure partie est située en arrière de la moitié inférieure de l’estomac (figure 1). Bien qu’il soit principalement une glande exocrine, sécrétant une variété d’enzymes digestives, le pancréas a une fonction endocrine. Ses îlots pancréatiques – des amas de cellules anciennement appelés îlots de Langerhans – sécrètent les hormones glucagon, insuline, somatostatine et polypeptide pancréatique (PP).
Figure 1. La fonction exocrine du pancréas implique la sécrétion par les cellules acineuses d’enzymes digestives qui sont transportées dans l’intestin grêle par le canal pancréatique. Sa fonction endocrine implique la sécrétion d’insuline (produite par les cellules bêta) et de glucagon (produit par les cellules alpha) dans les îlots pancréatiques. Ces deux hormones régulent le taux de métabolisme du glucose dans l’organisme. La micrographie révèle des îlots pancréatiques. LM × 760. (Micrographie fournie par les Régents de l’école de médecine de l’université du Michigan © 2012)
Cellules et sécrétions des îlots pancréatiques
Les îlots pancréatiques contiennent chacun quatre variétés de cellules :
- La cellule alpha produit l’hormone glucagon et constitue environ 20 % de chaque îlot. Le glucagon joue un rôle important dans la régulation de la glycémie ; un taux de glucose sanguin faible stimule sa libération.
- La cellule bêta produit l’hormone insuline et constitue environ 75 pour cent de chaque îlot. Une glycémie élevée stimule la libération d’insuline.
- La cellule delta représente quatre pour cent des îlots et sécrète l’hormone peptidique somatostatine. Rappelons que la somatostatine est également libérée par l’hypothalamus (sous forme de GHIH), et que l’estomac et les intestins la sécrètent également. Hormone inhibitrice, la somatostatine pancréatique inhibe la libération du glucagon et de l’insuline.
- La cellule PP représente environ un pour cent des cellules des îlots de Langerhans et sécrète l’hormone polypeptidique pancréatique. On pense qu’elle joue un rôle dans l’appétit, ainsi que dans la régulation des sécrétions exocrines et endocrines du pancréas. Le polypeptide pancréatique libéré après un repas peut réduire la consommation ultérieure d’aliments ; cependant, il est également libéré en réponse au jeûne.
Régulation du taux de glucose sanguin par l’insuline et le glucagon
Le glucose est nécessaire à la respiration cellulaire et constitue le carburant préféré de toutes les cellules de l’organisme. L’organisme tire son glucose de la décomposition des aliments et boissons contenant des glucides que nous consommons. Le glucose qui n’est pas immédiatement utilisé comme carburant par les cellules peut être stocké par le foie et les muscles sous forme de glycogène, ou converti en triglycérides et stocké dans le tissu adipeux. Les hormones régulent à la fois le stockage et l’utilisation du glucose selon les besoins. Les récepteurs situés dans le pancréas détectent les niveaux de glucose dans le sang et, par la suite, les cellules pancréatiques sécrètent du glucagon ou de l’insuline pour maintenir des niveaux normaux.
Glucagon
Les récepteurs du pancréas peuvent détecter la baisse des niveaux de glucose dans le sang, comme pendant les périodes de jeûne ou pendant un travail ou un exercice prolongé (figure 2). En réponse, les cellules alpha du pancréas sécrètent l’hormone glucagon, qui a plusieurs effets :
- Elle stimule le foie à reconvertir ses réserves de glycogène en glucose. Cette réponse est connue sous le nom de glycogénolyse. Le glucose est ensuite libéré dans la circulation pour être utilisé par les cellules du corps.
- Il stimule le foie pour qu’il prenne les acides aminés du sang et les convertisse en glucose. Cette réponse est connue sous le nom de gluconéogenèse.
- Il stimule la lipolyse, la décomposition des triglycérides stockés en acides gras libres et en glycérol. Une partie du glycérol libre libéré dans la circulation sanguine se dirige vers le foie, qui le transforme en glucose. Il s’agit également d’une forme de gluconéogenèse.
Ensemble, ces actions augmentent la glycémie. L’activité du glucagon est régulée par un mécanisme de rétroaction négative ; l’augmentation de la glycémie inhibe toute nouvelle production et sécrétion de glucagon.
Figure 2. La concentration de glucose dans le sang est étroitement maintenue entre 70 mg/dL et 110 mg/dL. Si la concentration de glucose dans le sang dépasse cette fourchette, l’insuline est libérée, ce qui stimule les cellules de l’organisme pour éliminer le glucose du sang. Si la concentration de glucose dans le sang descend en dessous de cette fourchette, le glucagon est libéré, ce qui stimule les cellules de l’organisme à libérer le glucose dans le sang.
Insuline
La fonction principale de l’insuline est de faciliter l’absorption du glucose dans les cellules de l’organisme. Les globules rouges, ainsi que les cellules du cerveau, du foie, des reins et de la muqueuse de l’intestin grêle, ne possèdent pas de récepteurs d’insuline sur leurs membranes cellulaires et n’ont pas besoin d’insuline pour absorber le glucose. Bien que toutes les autres cellules de l’organisme aient besoin d’insuline pour pouvoir prélever du glucose dans le sang, les cellules musculaires squelettiques et les cellules adipeuses sont les principales cibles de l’insuline.
La présence d’aliments dans l’intestin déclenche la libération d’hormones du tractus gastro-intestinal telles que le peptide insulinotrope dépendant du glucose (anciennement appelé peptide inhibiteur gastrique). Ce dernier est à son tour le déclencheur initial de la production et de la sécrétion d’insuline par les cellules bêta du pancréas. Une fois que l’absorption des nutriments a lieu, la poussée de la glycémie qui en résulte stimule encore plus la sécrétion d’insuline.
La façon précise dont l’insuline facilite l’absorption du glucose n’est pas entièrement claire. Cependant, l’insuline semble activer un récepteur à tyrosine kinase, déclenchant la phosphorylation de nombreux substrats au sein de la cellule. Ces multiples réactions biochimiques convergent pour favoriser le déplacement des vésicules intracellulaires contenant des transporteurs de glucose facilitateurs vers la membrane cellulaire. En l’absence d’insuline, ces protéines de transport sont normalement recyclées lentement entre la membrane cellulaire et l’intérieur de la cellule. L’insuline déclenche le déplacement rapide d’un groupe de vésicules de transporteurs de glucose vers la membrane cellulaire, où elles fusionnent et exposent les transporteurs de glucose au liquide extracellulaire. Les transporteurs déplacent ensuite le glucose par diffusion facilitée vers l’intérieur de la cellule.
Question d’entraînement
Visionnez la vidéo pour voir une animation décrivant l’emplacement et la fonction du pancréas. Qu’est-ce qui ne va pas dans le fonctionnement de l’insuline dans le diabète de type 2 ?
L’insuline réduit également la glycémie en stimulant la glycolyse, le métabolisme du glucose pour la génération d’ATP. De plus, elle stimule le foie à convertir l’excès de glucose en glycogène pour le stocker, et elle inhibe les enzymes impliquées dans la glycogénolyse et la gluconéogenèse. Enfin, l’insuline favorise la synthèse des triglycérides et des protéines. La sécrétion d’insuline est régulée par un mécanisme de rétroaction négative. Lorsque la glycémie diminue, la poursuite de la libération d’insuline est inhibée. Les hormones pancréatiques sont résumées dans le tableau 1.
| Tableau 1. Hormones du pancréas | ||
|---|---|---|
| Hormones associées | Classe chimique | Effet |
| Insuline. (cellules bêta) | Protéine | Réduit la glycémie |
| Glucagon (cellules alpha) | Protéine | Augmente la glycémie |
| Somatostatine (cellules delta) | Protéine | Inhibe la libération d’insuline et de glucagon |
| Polypeptide pancréatique (cellules PP) | Protéine | Rôle dans l’appétit |
Désordres du système endocrinien
Diabète sucré
Dysfonctionnement de la production et de la sécrétion d’insuline, ainsi que de la réactivité des cellules cibles à l’insuline, peut conduire à une affection appelée diabète sucré. Maladie de plus en plus courante, le diabète sucré a été diagnostiqué chez plus de 18 millions d’adultes aux États-Unis et chez plus de 200 000 enfants. On estime que jusqu’à 7 millions d’autres adultes sont atteints de cette maladie mais n’ont pas été diagnostiqués. En outre, on estime qu’environ 79 millions de personnes aux États-Unis sont atteintes de pré-diabète, une condition dans laquelle les niveaux de glucose dans le sang sont anormalement élevés, mais pas encore assez élevés pour être classés comme diabète.
Il existe deux formes principales de diabète sucré. Le diabète de type 1 est une maladie auto-immune qui affecte les cellules bêta du pancréas. Certains gènes sont reconnus pour augmenter la susceptibilité. Les cellules bêta des personnes atteintes de diabète de type 1 ne produisent pas d’insuline ; il faut donc administrer de l’insuline synthétique par injection ou perfusion. Cette forme de diabète représente moins de cinq pour cent de tous les cas de diabète.
Le diabète de type 2 représente environ 95 % de tous les cas. Il est acquis, et les facteurs liés au mode de vie tels qu’une mauvaise alimentation, l’inactivité et la présence d’un pré-diabète augmentent considérablement le risque d’une personne. Environ 80 à 90 % des personnes atteintes de diabète de type 2 sont en surpoids ou obèses. Dans le diabète de type 2, les cellules deviennent résistantes aux effets de l’insuline. En réponse, le pancréas augmente sa sécrétion d’insuline, mais avec le temps, les cellules bêta s’épuisent. Dans de nombreux cas, le diabète de type 2 peut être inversé par une perte de poids modérée, une activité physique régulière et la consommation d’un régime alimentaire sain ; cependant, si la glycémie ne peut être contrôlée, le diabétique finira par avoir besoin d’insuline.
Deux des premières manifestations du diabète sont une miction et une soif excessives. Elles démontrent comment les niveaux hors de contrôle de glucose dans le sang affectent la fonction rénale. Les reins sont responsables de la filtration du glucose dans le sang. L’excès de glucose dans le sang attire l’eau dans l’urine et, par conséquent, la personne élimine une quantité anormalement élevée d’urine sucrée. L’utilisation de l’eau corporelle pour diluer l’urine entraîne une déshydratation du corps, et la personne a donc une soif inhabituelle et continuelle. La personne peut également ressentir une faim persistante parce que les cellules du corps sont incapables d’accéder au glucose présent dans le sang.
Au fil du temps, les niveaux élevés et persistants de glucose dans le sang blessent les tissus de tout le corps, en particulier ceux des vaisseaux sanguins et des nerfs. L’inflammation et les lésions de la paroi des artères entraînent l’athérosclérose et un risque accru de crise cardiaque et d’accident vasculaire cérébral. Les lésions des vaisseaux sanguins microscopiques des reins altèrent la fonction rénale et peuvent entraîner une insuffisance rénale. Les lésions des vaisseaux sanguins qui desservent les yeux peuvent entraîner la cécité. Les lésions des vaisseaux sanguins réduisent également la circulation dans les membres, tandis que les lésions nerveuses entraînent une perte de sensation, appelée neuropathie, en particulier dans les mains et les pieds. Ensemble, ces changements augmentent le risque de blessure, d’infection et de mort des tissus (nécrose), ce qui contribue à un taux élevé d’amputations des orteils, des pieds et des jambes inférieures chez les personnes atteintes de diabète. Un diabète non contrôlé peut également entraîner une forme dangereuse d’acidose métabolique appelée acidocétose. Privées de glucose, les cellules ont de plus en plus recours aux réserves de graisse pour se nourrir. Cependant, dans un état de carence en glucose, le foie est contraint d’utiliser une autre voie de métabolisme des lipides qui entraîne une production accrue de corps cétoniques (ou cétones), qui sont acides. L’accumulation de corps cétoniques dans le sang provoque une acidocétose qui, si elle n’est pas traitée, peut conduire à un « coma diabétique » potentiellement mortel. Ensemble, ces complications font du diabète la septième cause de décès aux États-Unis.
Le diabète est diagnostiqué lorsque les tests de laboratoire révèlent que le taux de glucose dans le sang est supérieur à la normale, une condition appelée hyperglycémie. Le traitement du diabète dépend du type, de la gravité de l’affection et de la capacité du patient à modifier son mode de vie. Comme indiqué précédemment, une perte de poids modérée, une activité physique régulière et la consommation d’un régime alimentaire sain peuvent réduire la glycémie. Certains patients atteints de diabète de type 2 peuvent être incapables de contrôler leur maladie avec ces changements de mode de vie, et auront besoin de médicaments. Historiquement, le traitement de première intention du diabète de type 2 était l’insuline. Les progrès de la recherche ont permis de trouver d’autres options, notamment des médicaments qui améliorent la fonction pancréatique.
Visionnez la vidéo pour voir une animation décrivant le rôle de l’insuline et du pancréas dans le diabète.
Revue de chapitre
Le pancréas a des fonctions exocrines et endocrines. Les types de cellules des îlots pancréatiques comprennent les cellules alpha, qui produisent le glucagon ; les cellules bêta, qui produisent l’insuline ; les cellules delta, qui produisent la somatostatine ; et les cellules PP, qui produisent le polypeptide pancréatique. L’insuline et le glucagon sont impliqués dans la régulation du métabolisme du glucose. L’insuline est produite par les cellules bêta en réponse à un taux élevé de glucose dans le sang. Elle favorise l’absorption et l’utilisation du glucose par les cellules cibles, ainsi que le stockage de l’excès de glucose pour une utilisation ultérieure. Un dysfonctionnement de la production d’insuline ou une résistance des cellules cibles aux effets de l’insuline provoque le diabète sucré, un trouble caractérisé par des taux élevés de glucose dans le sang. L’hormone glucagon est produite et sécrétée par les cellules alpha du pancréas en réponse à une faible glycémie. Le glucagon stimule les mécanismes qui augmentent la glycémie, comme le catabolisme du glycogène en glucose.
Autocontrôle
Réponds à la ou aux questions ci-dessous pour voir dans quelle mesure tu comprends les sujets abordés dans la section précédente.
Questions de réflexion critique
- Quelle serait la conséquence physiologique d’une maladie qui détruirait les cellules bêta du pancréas ?
- Pourquoi les soins des pieds sont-ils extrêmement importants pour les personnes atteintes de diabète sucré ?
Glossaire
cellule alpha : type de cellule d’îlot pancréatique qui produit l’hormone glucagon
cellule bêta : type de cellule des îlots pancréatiques qui produit l’hormone insuline
cellule delta : type de cellule mineur du pancréas qui sécrète l’hormone somatostatine
Diabète sucré : état dû à la destruction ou au dysfonctionnement des cellules bêta du pancréas ou à la résistance cellulaire à l’insuline qui entraîne une glycémie anormalement élevée
glucagon : hormone pancréatique qui stimule le catabolisme du glycogène en glucose, augmentant ainsi la glycémie
hyperglycémie : taux de glucose sanguin anormalement élevé
insuline : hormone pancréatique qui augmente l’absorption et l’utilisation cellulaires du glucose, diminuant ainsi la glycémie
pancréas : organe aux fonctions exocrines et endocrines situé en arrière de l’estomac, important pour la digestion et la régulation de la glycémie
Ilots pancréatiques : amas spécialisés de cellules pancréatiques qui ont des fonctions endocrines ; également appelés îlots de Langerhans
Cellule PP : type de cellule mineur du pancréas qui sécrète l’hormone polypeptide pancréatique
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