Glucose et glycémie

Les cellules musculaires se contractent régulièrement, même au repos : c’est le tonus musculaire. Elles ont donc en permanence besoin d’ATP afin de permettre aux têtes de myosine des myofibrilles de se fixer sur les filaments d’actine et de provoquer leur déplacement à l’origine du raccourcissement des sarcomères et donc de la contraction musculaire.

La cellule possède différentes voies métaboliques permettant de produire de l’ATP :

Les deux dernières voies sont consommatrices de glucose. Les cellules doivent donc se réapprovisionner régulièrement en ce sucre ou bien établir un stock permettant de subvenir à leur besoin en glucose. 

Lors d’un effort physique, la dépense énergétique de l’organisme augmente. On observe alors une augmentation de la consommation en dioxygène et en glucose sanguin comme le montre le document 2.    

Cette consommation varie selon la puissance de l’effort réalisé. Plus l’effort est intense plus les quantités de glucose et de dioxygène consommées par l’organisme augmentent.

Ainsi dans les cellules musculaires, pour produire l’ATP nécessaire, les voies métaboliques se mettent en route et notamment la voie aérobie.

On observe alors une augmentation de la consommation de dioxygène et de glucose sanguins au niveau des muscles ainsi qu’une augmentation des rejets en dioxyde de carbone. L’augmentation de ces échanges traduit le métabolisme aérobie.

La glycémie varie au cours de la journée : elle oscille entre 0,8 et 1,3 g.L-1.

On peut donc supposer qu’il existe un mécanisme régulateur de la glycémie indispensable au bon fonctionnement de l’organisme. 

Cette régulation de la glycémie peut être facilement mise en évidence par un test d’hyperglycémie provoquée orale ou HGPO. Ce test consiste à mesurer les variations de la glycémie après avoir ingéré 75g de glucose à jeun. 

 L’ingestion de 75 g de glucose pour ce volume de plasma devrait faire augmenter la glycémie d’environ 75 / 3 = 25 g.L-1. Au lieu d’augmenter de 25 g.L-1 et donc d’atteindre une valeur de 26 g.L-1, la glycémie ne dépasse pas 1,2 g.L-1. Il existe donc bien un mécanisme de régulation de la glycémie et notamment un organe capable de stocker rapidement le glucose ingéré. Cet organe doit forcément se trouver à proximité de l’appareil digestif et notamment des intestins.

L’analyse de la glycémie montre qu’après un repas, la glycémie mesurée dans le sang de la veine porte est 2 fois et demie plus importante que dans le sang artériel intestinal. L’intestin grêle réalise donc l’absorption du glucose et le transfère dans le sang sans qu’il n’y ait régulation de la glycémie.

Des analyses de sang à l’entrée et à la sortie du foie, à jeun et après un repas, révèlent le double rôle de cet organe.

Après un repas, la glycémie mesurée dans la veine porte est très élevée traduisant l’apport en glucose absorbé par l’intestin. À la sortie du foie, dans la veine hépatique, la glycémie est revenue à sa valeur consigne : 1,1 g par litre. On peut donc dire que le foie est un organe puits car il stocke le glucose sanguin. 

Cependant, on remarque qu’à jeun, le sang de la veine hépatique présente une glycémie supérieure à celle du sang de la veine porte : le foie n’est pas alimenté en glucose intestinal et pourtant le sang qui en sort en est enrichi. On peut donc dire que le foie est un organe source en période préprandiale (période précédant le repas). 

Une expérience permet de mettre en évidence le rôle d’organe source du foie : c’est l’expérience du foie lavé. Elle fut réalisée en premier en 1889 par Claude Bernard, médecin français considéré comme le fondateur de la physiologie humaine.

À l’époque, il choisit un chien adulte et le sacrifia sept heures après un repas copieux. Il soumit le foie à un lavage continu par la veine porte pendant 40 minutes et constata dès le début du lavage que l’eau qui jaillissait par les veines hépatiques était sucrée. À la fin du lavage, il ne détecta plus aucune trace de sucre. Il laissa le foie à température ambiante dans un vase et 24 heures après constata, au début du deuxième lavage, que l’eau qui en sortait était sucrée. Il comprit que le foie disposait d’une réserve de sucre. 

Il est possible de réaliser cette expérience à la maison. Il suffit de disposer d’un morceau de foie acheté en boucherie, d’une planche à découper et d’un couteau, d’une passoire, de 2 contenants, d’eau (si possible distillée du commerce) et de bandelettes-test détectant le glucose et achetées en pharmacie sans ordonnance.

La même manipulation peut être réalisée avec des morceaux de muscle. On constate que le muscle lavé ne libère pas de sucre à t = 20 min : il est donc capable de stocker le glucose mais il ne le libère pas.

Ce réactif a été mis en contact avec des coupes de foie et de muscle à des moments différents.

Une coupe de foie colorée montre la forte teneur en glycogène de celui-ci après un repas.

Une coupe de muscle avant et après effort montre une moindre présence de glycogène après l’effort. Ainsi le muscle consomme ses réserves en glycogène pour produire du glucose par glycogénolyse. Une fois l’effort fini, au prochain repas, le muscle reconstitue ses réserves par glycogénogenèse.   

Coupes de muscle colorées au réactif de Schiff montrant des cytoplasmes violacés traduisant la présence de glycogène : à gauche avant effort, à droite après effort