Séquence 1 Glycémie et diabète

 
Séquence 1

    Glycémie et diabète

Sommaire

1. Prérequis
2. La régulation de la glycémie
3. Le diabète
4. Synthè se
5. Glossaire
6. Exercices
   – Exercices d’apprentissage du chapitre 2
   – Exercices d’apprentissage du chapitre 3

                                               Séquence 1 – SN03     1

                                                                   © Cned - Académie en ligne
1 Prérequis
             L    es exercices proposés dans les chapitres nommés Prérequis mobi-
                  lisent du vocabulaire, des connaissances et des notions scientifiques
             étudiés en classe de seconde ou de première. Leur maîtrise est néces-
             saire à la compréhension de la séquence. Si, après correction des exer-
             cices, certains points demeurent mal compris et certains termes scien-
             tifiques imparfaitement maîtrisés, il est conseillé de se reporter aux
             séquences correspondantes des classes antérieures.

                Exercice 1    Préciser le rôle du glucose dans la cellule

                Exercice 2    Réaliser un schéma d’expérience

                Exercice 3    Préciser le rôle de l’eau iodée et de la liqueur de Fehling

                Exercice 4    Préciser la notion de boucle nerveuse de régulation

                              Tester ses connaissances à propos de la relation entre la
                Exercice 5
                              mutation d’un gène, la structure et la fonction d’une protéine

Exercice 1   Préciser le rôle du glucose dans la cellule
             Un chercheur prépare deux tubes contenant chacun une solution contenant
             de l’eau et du glucose à 1g.L–1. Il met en culture 1 g de levures dans chaque
             tube. Il place un agitateur dans un des deux tubes pour bien oxygéner l’eau,
             l’autre tube n’a pas d’agitateur. Il mesure la production et la consommation
             de substances dans les deux tubes au bout de 120 minutes.

                                              Milieu oxygéné             Milieu non oxygéné

                   O2 consommé                     1,07 g                        0,1 g

                    CO2 dégagé                     1,47 g                       0,44 g

                 Glucose consommé                    1g                           1g

                  Éthanol produit                    0g                         0,46 g

             Il observe au cours de l’expérience l’évolution de la population de levures
             dans chacun des tubes.

                                                                     Séquence 1 – SN03           3

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Schéma de l’observation microscopique des deux cultures

                                           Mettre en relation les conditions de culture, les mesures des diffé-
                                            rentes substances, les résultats de l’observation microscopique et
                                            des comptages.

                                           Expliquer la différence observée en indiquant les phénomènes mis en
                                            évidence dans les deux cultures.

                             Exercice 2   Réaliser un schéma d’expérience

                                          Une expérience simple permet de montrer que des échanges de dioxyde
                                          de carbone s’effectuent très facilement entre l’air et l’eau. On remplit à
                                          peu près au quart de son volume un erlenmeyer avec de l’eau bouillie
                                          (l’eau bouillie ne contient plus de gaz dissous). On place dans cette eau
                                          une sonde électronique qui nous permet de suivre au cours du temps
                                          l’évolution de la concentration en dioxyde de carbone (CO2) dans les
                                          conditions expérimentales suivantes :

                                          – À t0 : on enrichit l’air de l’erlenmeyer en y expirant plusieurs fois puis
                                            on rebouche le récipient.

                                          – À t1 : on suspend sous le bouchon un sac de gaze contenant des pas-
                                            tilles de potasse dont le rôle est d’absorber le CO2 de l’air du récipient.

                                          Schématiser le montage à t0 et à t1.

                      4      Séquence 1 – SN03

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Exercice 3   Préciser la notion de boucle nerveuse de régulation
             La pression artérielle est la pression du sang dans les artères, elle va-
             rie rythmiquement entre un maximal (pression systolique) et un mini-
             mal (pression diastolique). Une trop forte tension (hypertension) et une
             trop faible tension (hypotension) sont dangereuses pour l’organisme. La
             régulation des variations de la pression artérielle est assurée par une
             boucle nerveuse réflexe.
             « Tentons de nous souvenir de la boucle nerveuse de régulation de la
               pression artérielle vue en seconde.
             La pression artérielle dépend de différents paramètres dont la fréquence
             cardiaque.
             Le cœur est un organe qui possède des éléments qui déclenchent ses
             propres contractions : c’est l’automatisme cardiaque. Dans l’organisme,
             la fréquence cardiaque n’est pas constante, elle peut être modulée par
             voie nerveuse. Le cœur est relié par voies nerveuses au bulbe rachidien
             par deux nerfs : le nerf parasympathique et le nerf sympathique. (Voir
             schéma ci-dessous.)

                         Bulbe rachidien

                  Nerf sympathique                        Nerf parasympathique

                                                                   Cœur

             On active l’un ou l’autre des deux nerfs, les variations de la fréquence
             cardiaque et de la pression artérielle sont résumées dans le tableau du
             document 1.

Document 1   Résultats des différentes expériences réalisées sur les nerfs
             sympathiques et parasympathiques

                    Activité des nerfs     Fréquence cardiaque     Pression artérielle

              Nerf parasympathique m
                                                    n                        n
              Nerf sympathique n

              Nerf parasympathique n
                                                    m                      m
              Nerf sympathique m

             m Augmentation nDiminution

                                                                 Séquence 1 – SN03         5

                                                                                         © Cned - Académie en ligne
 Après analyse des résultats, indiquer quel nerf est appelé « nerf car-
                                            dioaccélérateur » et quel nerf est appelé « nerf modérateur » et dire com-
                                            ment varie la pression artérielle par rapport à la fréquence cardiaque.
                                            Les barorécepteurs sont sensibles à la pression artérielle, ils sont lo-
                                            calisés au niveau de la crosse aortique et des sinus carotidiens. Ces
                                            barorécepteurs sont reliés au bulbe rachidien par les nerfs de Héring
                                            et de Cyon. (Voir document 2.)

                             Document 2   Schéma du trajet des nerfs de Héring et de Cyon

                                                       Sens de circulation du message nerveux

                                          En ligaturant au-dessus ou en dessous des sinus carotidiens, on aug-
                                          mente ou on diminue la pression au niveau des barorécepteurs.
                                          On réalise ces deux types d’expériences et on mesure la fréquence car-
                                          diaque. (Voir document 3.)

                             Document 3   Modification locale de la pression sanguine dans les sinus carotidiens
                                          pour chaque niveau de ligature

                      6      Séquence 1 – SN03

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Modification de la fréquence cardiaque de l’animal dans chaque cas
                  Fréquence                                        Fréquence
                  cardiaque                                        cardiaque

A : pose de
la ligature
B : suppression
de la ligature
                                            Temps                                              Temps
                       A             B                                  A                  B

                        Après analyse des résultats, indiquer l’effet d’une augmentation de
                           pression au niveau du sinus carotidien sur la fréquence cardiaque et
                           l’effet d’une diminution de pression au niveau du sinus carotidien sur
                           la fréquence cardiaque.
                        À partir des réponses aux questions  et  et des vos connaissances,
                           compléter le schéma fonctionnel ci-dessous (document 4) de façon à
                           voir la conséquence du stimulus de départ qui est ici une augmenta-
                           tion de pression artérielle au niveau des barorécepteurs en utilisant
                           les termes suivants : activité nerveuse intense (2 fois), diminution de
                           la fréquence cardiaque, récepteurs stimulés, activité nerveuse faible,
                           diminution de la pression artérielle.
   Document 4          Schéma fonctionnel de la boucle nerveuse de la régulation de la pression
                       artérielle

                                                    barorécepteur               nerfs de
                                                      aortiques                  Cyon
              AUGMENTATION de la valeur
                de la pression artérielle
                                                    barorécepteur
                                                      sinusiens
                                                                     nerfs de
                                                                      Héring

                                                                              bulbe
                                                                            rachidien

                                                                  nerfs
                                                               sympathiques

                                                          COEUR
                                                                             nerfs
                                                                       parasympathiques

                                                                            Séquence 1 – SN03          7

                                                                                                  © Cned - Académie en ligne
 Construire le même type de schéma fonctionnel pour une diminution
                                            de pression artérielle comme stimulus.

                                           Bilan
                                          La boucle nerveuse de régulation de la pression artérielle, comme toutes
                                          les boucles de régulation, fait intervenir différents organes que l’on peut
                                          classer : ce sont les capteurs, le centre nerveux intégrateur, les effecteurs
                                          et des voies nerveuses reliant ces trois éléments.
                                          Indiquer en face de chaque catégorie le nom de (ou des) l’organe(s) mis
                                          en jeu dans cette boucle nerveuse de régulation :

                                           Capteurs

                                           Voies nerveuses sensitives

                                           Centre nerveux intégrateur

                                           Voies nerveuses motrices

                                           Effecteurs

                             Exercice 4   Tester ses connaissances à propos de la relation entre la mutation
                                          d’un gène, la structure et la fonction d’une protéine
                                          La mucoviscidose est une maladie génétique autosomique récessive,
                                          c’est-à-dire que l’allèle responsable de cette maladie est récessif.
                                          À l’aide des documents 1, 2 et 3 ci-après, montrer la relation que l’on
                                          peut établir entre la mutation d’un gène, la structure et la fonction de la
                                          protéine CFTR.

                             Document 1   Le gène CFTR et la protéine CFTR

                                                                      Chez une personne saine :
                                                                      Séquence partielle de nucléotides (position 1516 à 1530)
                                                                                  ATC ATC TTT GGT GTT
                                                                      Séquence partielle d’acides aminés (position 506 à 510)
                                                                      isoleucine - isoleucine - phénylalanine - glycine - valine

                                                                      Chez une personne malade :
                                                                      Séquence partielle de nucléotides (position 1516 à 1527)
                                            Gène CFTR                             ATC ATC GGT GTT
                                                                      Séquence partielle d’acides aminés (position 506 à 509)
                                                                      isoleucine - isoleucine - glycine - valine

                                          Chromosome 7

                      8      Séquence 1 – SN03

© Cned - Académie en ligne
Document 2   L’organisation de l’épithélium pulmonaire et le rôle de la protéine CFTR
             L’épithélium pulmonaire est constitué de cellules épithéliales et de cel-
             lules glandulaires sécrétant un mucus fluide dont le rôle est de protéger
             les voies respiratoires. La protéine CFTR est une protéine membranaire
             localisée au niveau des cellules épithéliales. Elle est responsable d’un
             flux d’ions Chlorure (Cl-) permettant la fluidité du mucus.
                                     cellule épithéliales
                                                                     milieu
                                                                 intracellulaire membrane
                                                                                 cellulaire
                          tissus conjonctif

                                                                                                flux d’ions
                                                                                                 Chlorure

                                                                     protéine
              glande                                                   CFTR
              sécrétant
              le mucus                                       mucus fluide contenant
                                                             quelques particules aériennes

             Les protéines CFTR sont synthétisées dans le cytoplasme des cellules
             épithéliales, migrent vers la membrane et s’intègrent à celle-ci. Chez
             un sujet atteint de mucoviscidose, les protéines CFTR synthétisées sont
             reconnues comme anormales et sont rapidement détruites. Elles ne par-
             ticipent pas à la formation de canaux d’ions chlorures.

Document 3   Les symptômes respiratoires de la mucoviscidose
             Les bronches et les bronchioles sont encombrées d’un épais mucus diffi-
             cile à évacuer. Les capacités respiratoires sont fortement diminuées. Les
             infections bactériennes sont fréquentes et les réactions immunitaires se
             mettent en place pour détruire les bactéries qui se développent dans
             le mucus. Ces réactions provoquent la destruction du tissu pulmonaire.

                                              cellule épithéliales

                            tissus conjonctif                        air

                                                                                PAS DE PROTÉINE CFTR

                                                                     cellule du système immunitaire

              glande                                                 mucus épais avec débris cellulaires
              sécrétant
              le mucus
                                                                     nombreuses bactéries

                                                                                Séquence 1 – SN03               9

                                                                                                              © Cned - Académie en ligne
2         La régulation
                                         de la glycémie

                                   A      Pour débuter
                                          L’analyse de sang est un examen fréquemment demandé par les méde-
                                          cins. Selon les troubles observés, il sera effectué une numération glo-
                                          bulaire, c’est-à-dire un comptage des différentes cellules sanguines, ou
                                          bien un dosage de certaines substances dans le plasma (partie liquide
                                          du sang). Parmi de nombreuses substances, le glucose est une molécule
                                          glucidique dont le dosage est souvent demandé. On appelle « glycémie »
                                          la concentration de glucose dans le plasma en g.L–1 ou en mmol.mL–1.

                                          Analysons un résultat de prise de sang
                                          (Recenser, extraire et organiser des informations)

                                           Quelle est la glycémie chez cette personne ?
                                           Quelles sont les valeurs de référence ? À votre avis, que signifient ces
                                            valeurs ?
                                           Expliquer l’équivalence entre 1,16 g.L–1 et 6,44 mmol.L–1.
                                           Au vu des symptômes cliniques en cas d’hypoglycémie ou d’hypergly-
                                            cémie, justifier l’affirmation : « La glycémie est un paramètre qui doit
                                            être régulé par notre organisme. »

                    10       Séquence 1 – SN03

© Cned - Académie en ligne
Les symptômes cliniques pour des cas d’hypoglycémie (glycémie infé-
                rieure à 0,7g.L–1) et d’hyperglycémie (glycémie supérieure à 1,2g.L–1)
                (Raisonner)

                                      Hypoglycémie               Hyperglycémie
                    Définition      Glycémie inférieure        Glycémie supérieure
                                        à 0,7 g.L-1                 à 1,2 g.L-1
                    Symptômes          À court terme :           À court terme :
                     cliniques          Maux de tête              Soif intense
                                             Faim                    Fatigue
                                         Irritabilité          Miction importante
                                 Tremblements des membres
                                                                  À long terme*:
                                           Sueurs
                                                                  Athérosclérose
                                           Fatigue
                                                            Microlésions des vaisseaux
                                      Troubles visuels
                                                              sanguins de la rétine,
                                            Coma
                                                              des reins et des nerfs
                                                                       Mort

                * Voir les remarques dans la correction.

Les objectifs   Au cours de cette étude, nous tenterons de répondre aux probléma-
                tiques :
                 Comment l’organisme s’approvisionne-t-il en glucose ?
                 Comment la glycémie d’une personne est-t-elle régulée ?

                                                                Séquence 1 – SN03          11

                                                                                         © Cned - Académie en ligne
B        Cours
                                             1. L’approvisionnement de l’organisme
                                                en glucose
                              Rappel de 5e   Extrait du Bulletin officiel :
                                             « Les organes utilisent en permanence les nutriments qui proviennent de
                                             la digestion des aliments. La transformation de la plupart des aliments
                                             consommés en nutriments s’effectue dans le tube digestif sous l’action
                                             d’enzymes digestives. Les nutriments passent dans le sang au niveau de
                                             l’intestin grêle. »

                                                                                                     Exemple : l’amidon
                                                                                                        (C H O )
                                                                                                           6 10 5 n

                                                                                                               +nH O
                                                                                                                      2

                                                                                                               +nH O
                                                                                                                      2

                                                                                               nC H O
                                                                                                  6 12 6
                                                                                                glucose

                                             « Approfondissons nos connaissances sur la digestion et intéressons-
                                               nous aux caractéristiques de la simplification moléculaire au cours de
                                               la digestion par les enzymes.

                                             a) Les caractéristiques de l’activité enzymatique

                             Activité 1      Comprendre l’action d’une enzyme digestive sur un aliment
                                             (Recenser, extraire des informations, pratiquer une démarche scienti-
                                             fique, raisonner)
                                             Chez de nombreux individus, un morceau de pain longuement mastiqué
                                             laisse, au bout de quelques minutes, un goût sucré dans la bouche. Une
                                             transformation chimique a lieu : les molécules d’amidon du pain ont été
                                             digérées (transformées) en molécules plus petites, le maltose, à l’origine
                                             du goût sucré.
                                             Cette transformation est une hydrolyse (hydro = eau ; lyse = destruction),
                                             c’est-à-dire une décomposition de la molécule d’amidon avec apport
                                             d’eau.
                                             La salive est le suc digestif qui permet cette digestion.

                    12       Séquence 1 – SN03

© Cned - Académie en ligne
Pourtant, chez d’autres individus, le goût sucré n’apparaît pas. L’hydro-
              lyse de l’amidon en maltose ne se fait pas.
              Pour comprendre cette différence, l’analyse de la salive des deux groupes
              d’individus est réalisée :

Document 1a   Composition chimique de la salive de différentes personnes

                                  Individus chez lesquels        Individus chez lesquels
                                   le goût sucré apparaît     le goût sucré n’apparaît pas

                    Eau                97 à 99,5 %                    97 à 99,5 %
                                    Sodium, chlorures,            Sodium, chlorures,
                    Ions           phosphate, bicarbo-           phosphate, bicarbo-
                                     nates, potassium              nates, potassium
                                     Amylase, mucine,              Mucine, lysozyme,
                Substances
                                lysozyme, immunoglobu-            immunoglobulines,
                organiques
                                  lines, autres protéines           autres protéines

               Proposer le nom de la substance responsable de l’hydrolyse de l’ami-
                don dans la bouche.
               Sachant que l’hydrolyse de l’amidon peut se faire aussi sous l’action de
                l’acide chlorhydrique, imaginer un protocole expérimental permettant
                de mettre en évidence les caractéristiques des deux types d’hydrolyse.
    Aide 1    Penser aux expériences témoins.
    Aide 2    Penser à préciser les conditions de l’expérience.
              Les deux types d’hydrolyses ont été réalisées (documents 1b et 1c).
               Après avoir schématisé chacune des expériences et interprété les
                résultats, déterminer les caractéristiques de l’activité enzymatique.

Document 1b   Expérience de l’hydrolyse acide de l’amidon
              Protocole
              Étape 1 : 20 tubes à essai (numérotés de 1 à 20) contiennent chacun
              5 mL d’empois d’amidon (amidon en solution) à 5 ‰ et 1 mL d’HCl N/2.
              Deux tubes appelés T1 et T2 sont les tubes témoins qui contiennent cha-
              cun 5 mL d’empois d’amidon.
              Étape 2 : Ces tubes sont placés au bain-marie à 85 °C.
              Étape 3 : Toutes les dix minutes, on fait deux prélèvements : un test testé à
              l’eau iodée (tubes 1 à 10) et l’autre à la liqueur de Fehling (tubes 11 à 20).
              T1 et T2 sont testés respectivement à l’eau iodée et à la liqueur de Fehling
              à la fin de l’expérience au bout de 100 minutes.

                                                                  Séquence 1 – SN03            13

                                                                                             © Cned - Académie en ligne
Document 1c   Expérience de l’hydrolyse de l’amidon par l’amylase
                                            Deux séries de tests sont réalisées :

                                            tPremière série de tests

                                            Protocole
                                            Étape 1 : Trois tubes à essais T1, T2 et T3 contenant chacun 10mL d’em-
                                            pois d’amidon sont placés au bain-marie à 37 °C.
                                            Étape 2 : Dans T1, on ajoute 1 mL d’eau distillée, c’est le tube témoin ;
                                            dans T2, on ajoute 1 mL d’amylase bouillie et dans T3, on ajoute 1 mL
                                            d’amylase « fraîche ».
                                            Étape 3 : Immédiatement, puis toutes les 3 minutes, on effectue un pré-
                                            lèvement avec une pipette d’une à deux gouttes de solution dans chacun
                                            des tubes et on le place dans un puits d’un plateau de coloration puis on
                                            ajoute 2 gouttes d’eau iodée.

                                            tDeuxième série de tests

                                            Protocole
                                            Étape 1 : Dans le tube 3, on place à nouveau 5 mL d’empois d’amidon.
                                            Un prélèvement du tube 3 est de suite testé à l’eau iodée.
                                            Étape 2 : On réalise 5 minutes plus tard un test à l’eau iodée et un test à
                                            la liqueur de Fehling.

                                  Aide 1    Le schéma d’une expérience doit être réalisé à la règle. Les différentes
                                            parties du schéma sont correctement et précisément annotées. Les
                                            flèches d’annotation sont tirées à la règle allant du mot vers l’objet ciblé.

                                  Aide 2    Interpréter les résultats signifie expliquer les résultats, c’est-à-dire indi-
                                            quer pourquoi la coloration d’un réactif a changé ou n’a pas changé.

                                  Aide 3    Pour pouvoir déterminer les caractéristiques de l’activité enzymatique, il
                                            faut comparer les résultats des deux expériences et faire un bilan.
                                             Résumer les caractéristiques des enzymes digestives mises en évi-
                                              dence en généralisant celles de l’amylase et vérifier que ces caracté-
                                              ristiques correspondent bien avec celles d’un biocatalyseur en lisant
                                              la définition dans le glossaire.

                                                  À retenir

                                              Les enzymes sont des molécules qui accélèrent la vitesse des réactions
                                              biologiques sans être modifiées à une température de 37 °C. On parle de
                                              « biocatalyseurs ».
                                              L’amidon est ainsi progressivement transformé en glucose sous l’action de
                                              l’amylase à 37 °C.

                    14       Séquence 1 – SN03

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b) La spécificité enzymatique et les conditions
                     d’action des enzymes

Activité 2        Découvrir la spécificité enzymatique et les conditions d’action des
                  enzymes
                  (Pratiquer une démarche scientifique, utiliser les modes de représenta-
                  tion des sciences expérimentales, extraire des informations, pratiquer
                  une démarche scientifique, raisonner)
                  L’hydrolyse de l’amidon commence dans la bouche au moment de la
                  mastication sous l’action de l’amylase salivaire. La mastication est
                  rapide, l’hydrolyse est partielle.
                   Cettehydrolyse se poursuit-elle dans l’estomac, où le pH est très
                   acide ?
                    Le suc gastrique de l’estomac contient une autre enzyme appelée la
                    pepsine.
                   La
                     pepsine hydrolyse-t-elle l’amidon dans les conditions qui règnent
                   dans l’estomac ?

                   Imaginer et schématiser le protocole expérimental qui permettrait de
                    voir si la pepsine agit sur l’amidon.
                  On réalise alors l’expérience suivante, dont le tableau ci-dessous pré-
                  sente le protocole et les résultats :

Document 2a       Protocole et résultats

                                                                          Résultat du test
                     Contenu du tube au début de    Température               à l’eau
          Tube                                                     pH
                            l’expérience               en °C              iodée au bout de
                                                                            10 minutes

              1             Empois d’amidon             37          7          positif

              2      Empois d’amidon + amylase          37          7          négatif

              3      Empois d’amidon + pepsine          37          2          positif

              4      Empois d’amidon + pepsine          37          7          positif

              5      Empois d’amidon + amylase          37          2          positif

                   Indiquer ce que signifie un résultat positif à l’eau iodée et un résultat
                    négatif.

                                                                    Séquence 1 – SN03           15

                                                                                             © Cned - Académie en ligne
 Àpartir de l’analyse des résultats, répondre aux deux questions de la
                                                                       problématique. Justifier la réponse.
                                  Aide 1   Comparer les expériences 2 et 5 pour répondre à la question : « L’hydro-
                                           lyse de l’amidon par l’amylase se poursuit-elle dans l’estomac où le pH
                                           est très acide ? »
                                  Aide 2   Les résultats de l’expérience 3 permettent de répondre à la question :
                                           « La pepsine hydrolyse-t-elle l’amidon dans les conditions qui règnent
                                           dans l’estomac ? »
                                           On mesure l’activité enzymatique en fonction du pH pour plusieurs
                                           enzymes : la pepsine (E1), l’amylase salivaire (E2) et la trypsine (E3). Le
                                           graphique ci-dessous présente les résultats :

                             Document 2b   Pourcentage d’activité enzymatique en fonction du pH
                                            Pourcentage d’activité enzymatique

                                                                                 120

                                                                                 100
                                                                                  80

                                                                                  60                                                      E1
                                                                                                                                          E2
                                                                                  40
                                                                                                                                          E3
                                                                                  20

                                                                                   0
                                                                                       0   1   2   3   4   5    6   7   8   9   10   11
                                                                                                           pH

                                            Indiquer ce que nous apprend cette étude à propos de l’influence du
                                                                       pH sur l’activité enzymatique.
                                            Bilan
                                           Définir la notion de spécificité enzymatique et de conditions optimales
                                           des biocatalyseurs.

                                                                                  À retenir

                                                               Les enzymes sont des biocatalyseurs qui présentent une spécificité de
                                                               substrat : elles agissent sur une seule molécule appelée « substrat » et
                                                               dans des conditions très précises de pH (et de température).
                                                               Les enzymes présentent également une spécificité d’action c’est-à-dire
                                                               qu’elles ne réalisent qu’un type de réaction chimique.

                                           c) Cinétique et aspect moléculaire de la spécificité
                                              enzymatique.
                                           Le schéma ci-après (document 2c) illustre le devenir des molécules de
                                           glucose issues de la digestion des aliments glucidiques. Dans l’intes-

                    16       Séquence 1 – SN03

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tin grêle, les aliments glucidiques appelés « sucres lents » comme
                 l’amidon sont entièrement hydrolysés en glucose (1). Les molécules de
                 glucose en contact avec des replis intestinaux tapissés de villosités (2)
                 traversent la paroi intestinale (3). C’est l’absorption intestinale. Le glu-
                 cose se retrouve dans le sang des capillaires sanguins quittant l’intestin
                 qui se rejoignent en formant la veine porte hépatique.

Document 2c      Devenir des molécules de glucose issues de la digestion

                                                                                           Sang “quittant”
                                                                                           l’intestin

                                                                                       1

                                 Sang “arrivant” à l’intestin                   Repli
                                                                              intestinal

                                                                                           2

              Nombreux
              capillaires                 3
              sanguins
                                                        Une villosité

                                                                    Nombreux capillaires sanguins
              Sang “arrivant”             Sang
                  à l’intestin            “quittant” l’intestin     Observation d’un repli intestinal
                                                                    Chaque repli intestinal est tapissé
              Observation d’une villosité intestinale               de très nombreuses villosités.
                                        Trajet du glucose issu de la digestion des aliments glucidiques

                 En période de digestion, l’apport de glucose est important ; en période
                 de jeun, il est inexistant. L’hypoglycémie et l’hyperglycémie peuvent
                 conduire à la mort.

                    Comment l’organisme gère-t-il sa glycémie ?

                 2. La glycémie, un paramètre
                    qui doit être régulé
Activité 3       Mettre en évidence la régulation de la glycémie
                 (Extraire des informations, pratiquer une démarche scientifique, formu-
                 ler une hypothèse)
                 On mesure la glycémie chez une personne en bonne santé au cours
                 d’une journée. Le graphique ci-dessous indique les résultats obtenus.

                                                                                 Séquence 1 – SN03             17

                                                                                                             © Cned - Académie en ligne
Document 3a   Mesure de la glycémie d’une personne au cours d’une journée
                                                                    1,3
                                                                    1,2

                                                Glycémie en g.L–1
                                                                    1,1
                                                                      1
                                                                    0,9

                                                                    0,8

                                                                    0,7
                                                                    0,6
                                                                          0   2       4     6       8    10    12    14     16       18     20   22    24
                                                                                                                                          Temps en heures
                                                                          Repas                 Activité physique

                                            Indiquer comment varie la glycémie à chaque repas. À partir de vos
                                                               connaissances, expliquer cette variation.
                                            Indiquer comment varie la glycémie au cours d’une activité sportive.
                                                               Émettre une hypothèse permettant d’expliquer cette variation.
                                  Aide 1   On mesure la glycémie à l’entrée et à la sortie d’un muscle chez un chien
                                           au repos et en activité.

                             Document 3b   Glycémie chez un chien
                                                                     1
                                                                    0,9
                                                                    0,8
                                                                    0,7
                                           Glycémie en g.L–1

                                                                    0,6                                                                        sang
                                                                                                                                              entrant dans
                                                                    0,5                                                                       le muscle
                                                                    0,4
                                                                                                                                               sang
                                                                    0,3                                                                       sortant du
                                                                    0,2                                                                       muscle
                                                                    0,1
                                                                     0
                                                                                  muscle au repos               muscle en activité

                    18       Séquence 1 – SN03

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Aide 2    Rappel du cours de seconde.
Document 3c   Bilan de la respiration et de la fermentation cellulaire
                              Présence d’O2 dans le milieu extracellulaire

                                                                         Cytoplasme

                  Membrane
                  plasmique                      Synthèse

                                               Respiration

                                                                                  Noyau

                                              Fermentation

                                                 Synthèse

                              Absence d’O2 dans le milieu extracellulaire

                                            CO2              Glucose

                                            O2               éthanol

                                            énergie

               Au cours de la journée, qu’observe-t-on après chaque augmentation
                de la glycémie ? Et après chaque diminution ?
               Que suggèrent ces faibles variations de la glycémie ?
               Pour cet individu, la « valeur de consigne » de la glycémie est de
                0,9 g/L. Indiquer la définition qui peut être donnée au terme « valeur
                de consigne » ?

                    À retenir

                La glycémie est maintenue autour d’une valeur de consigne dont la valeur
                est comprise entre 0,9 et 1,1 g.L–1 grâce à un système de régulation qui, à
                chaque augmentation de la glycémie, tend à diminuer la glycémie et qui, à
                chaque diminution de la glycémie, tend à augmenter la glycémie. Ainsi, la
                glycémie varie peu.

                                                                       Séquence 1 – SN03        19

                                                                                              © Cned - Académie en ligne
« Tentons de répondre à présent aux questions suivantes :
                                              Quels  organes participent au système de régulation de la glycémie ?
                                                Comment ces organes communiquent-ils pour réagir à chaque aug-
                                                 mentation ou à chaque diminution de la glycémie ?

                                             a) Les organes effecteurs de la régulation
                                                de la glycémie

                             Activité 4      Découvrir les organes effecteurs de la régulation de la glycémie et leur
                                             rôle respectif
                                             (Extraire des informations, pratiquer une démarche scientifique, raisonner)
                                             Un ensemble de techniques, dont l’utilisation de marquage radio-
                                             actif (au carbone 14 et au tritium 3), permet de préciser le devenir d’une
                                             quantité de glucose ingérée.

                             Document 4a     Radioactivité mesurée dans différents organes

                                Sang et lymphe* 5%

                                           Foie 55%

                                 Tissu adipeux 11%                                           Le document ci-contre indique la
                                                                                             radioactivité mesurée dans diffé-
                                                                                             rents organes deux heures après
                                                                                             ingestion de glucose radioactif en
                                                                                             pourcentage de la quantité ingé-
                                                                                             rée.
                                      Muscles 18%

                                             * La radioactivité dans le sang et la lymphe correspond au glucose qui circule à une concen-
                                               tration voisine de la valeur de consigne.

                                              Indiquer le nom des organes qui semblent jouer un rôle dans la régu-
                                                 lation de la glycémie.
                                                Le foie et son rôle dans la régulation de la glycémie
                                             Organe volumineux, le foie pèse 1,5 kg chez l’homme adulte. C’est la
                                             plus grosse glande de l’organisme. De forme ovoïde, il se situe sous le

                    20       Séquence 1 – SN03

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diaphragme. Le foie assure un certain nombre de fonctions essentielles
              de l’organisme.
              Pour bien localiser cet organe, on peut pratiquer la dissection d’une souris.

Document 4b   Dissection d’une souris (Vue générale)

                                                                   Diaphragme

                                                                   Foie

                                                                   Intestin

Document 4c   Dissection d’une souris (Vue plus précise de la cavité abdominale)

                                                                     Foie

                                                                     Intestin

              Il est très richement vascularisé, ce qui lui confère cette couleur rouge
              foncé. Pas moins d’un litre et demi de sang traverse cet organe chaque
              minute chez l’Homme.
              Sa vascularisation est mixte, c’est-à-dire qu’il reçoit du sang qui provient
              de la circulation générale par l’artère hépatique (sang oxygéné) et du
              sang qui provient de l’intestin par la veine porte hépatique.

                                                                  Séquence 1 – SN03           21

                                                                                          © Cned - Académie en ligne
Document 4d   La vascularisation mixte du foie
                                                             veine
                                                     sus-hépatique
                                                                                                                artère aorte

                                                                foie

                                                                                                                 artère hépatique
                                               réseau de capillaires
                                                          sanguins

                                                             veine
                                                   porte-hépatique

                                                           intestin

                                                                                                               artère mésentérique

                                           Quel est le rôle du foie dans la régulation de la glycémie ?
                                              Expérience historique de Claude Bernard
                                           Considéré comme le créateur de la médecine expérimentale, Claude
                                           Bernard (1813-1878) est aussi l’un des physiologistes les plus remar-
                                           quables du XIXe siècle. Il est un grand théoricien de la médecine car il
                                           l’établira sur des bases scientifiques.
                                           Claude Bernard travaille sur la digestion des aliments. Il écrit :
                                           « 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 trou-
                                           vai du sucre dans l’intestin, j’en trouvai dans le sang*. (Remarque : 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 (il n’a donc effectivement pas ingéré
                                           de sucre).
                                           Je répétai l’expérience de toutes les manières ; toujours le résultat se
                                           présenta le même : du sucre en aval du foie, dans les vaisseaux sus-
                                           hépatiques, […] D’où provenait ce sucre ?
                                           * Le sucre ainsi appelé par Claude Bernard présent dans le sang est le glucose.

                    22       Séquence 1 – SN03

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Claude Bernard poursuit son étude et essaie de trouver d’où vient le glu-
              cose présent dans les veines sus-hépatiques du chien alors que celui-ci
              n’a pas avalé de « sucre ». Il réalise alors la célèbre expérience du foie
              lavé en 1855 :
              « J’ai choisi un chien adulte, vigoureux et bien portant, qui, depuis plu-
              sieurs 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 laissé la veille
              complètement vide de sucre s’en trouvait pourvu abondamment. »

               Mise   en évidence d’un autre rôle du foie

               Après avoir étudié les documents 4e et 4f suivants, indiquer quel est
                 le second rôle du foie.
              La digestion des aliments glucidiques sucres lents produit du glucose
              qui pénètre dans le sang au niveau intestinal. L’intestin reçoit du sang
              par l’artère mésentérique. Le sang issu de l’intestin arrive au foie par la
              veine porte hépatique, traverse le foie puis rejoint la circulation géné-
              rale. (Voir schéma de la vascularisation du foie.)

Document 4e   Des mesures de glycémie sont réalisées à l’entrée et à la sortie de l’in-
              testin et du foie en période de jeûne d’une part et après un repas d’autre
              part.

                                             En période de jeûne            Après un repas

                   Lieu du dosage            Entrée          Sortie       Entrée      Sortie

                       Intestin               0,8*           0,8**        1,1*        2,5**

                         Foie                 0,8**          1,1***       2,5**       1,3***

              * Le dosage est effectué dans l’artère mésentérique.
              ** Le dosage est effectué dans la veine porte hépatique.
              *** Le dosage est effectué dans la veine sus-hépatique.

Document 4f   Observation microscopique d’hépatocytes (cellules du foie) de lapin
              colorés à l’eau iodée après un repas

      Aide    L’eau iodée colore en brun le glycogène (polymère du glucose).

                                                                         Séquence 1 – SN03       23

                                                                                               © Cned - Académie en ligne
À retenir

                                              Le foie est un organe capable de libérer du glucose à partir d’une molécule
                                              de réserve appelée glycogène ((C6H10O5)n). Cette fonction appelée la gly-
                                              cogénolyse peut s’écrire globalement :
                                                                   (C6H10O5)n + n H2O n C6H12O6

                                                                             Glycogénolyse

                                                                                + H2O

                                                  À retenir

                                              Le foie est aussi capable de stocker le glucose sous forme de glycogène.
                                              Cette fonction, appelée la glycogénogenèse, peut s’écrire globalement :
                                                                   n C6H12O6 (C6H10O5)n + n H2O

                                                                   Glycogénogenèse

                                                                                                            + H2O
                                                                                         Glycogène      +    eau

                                             Rôle des muscles et du tissu adipeux
                                          Après ingestion de glucose radioactif, le pourcentage de radioactivité est
                                          aussi assez élevé dans les muscles et le tissu adipeux.
                                             Y a-t-il du glycogène dans les muscles et dans le tissu adipeux ?
                                             Ces organes sont-ils capables de glycogénolyse ?
                                          Recherche de la présence du glycogène dans les muscles et le tissu adipeux
                                          Protocole expérimental
                                          – On broie finement du foie (référence), du muscle et du tissu adipeux
                                          avec du sable et 50 mL d’eau.
                                          – On verse le broyat dans un bécher et on complète à 100 mL.
                                          – On fait bouillir la solution.
                                          – On filtre la solution et on ajoute au filtrat une pointe de scalpel de
                                          Na2SO4.
                                          – Pour chaque organe, on ajoute goutte à goutte 2 mL d’éthanol à 96 %
                                          à 2 mL de filtrat.
                                          La présence de glycogène est caractérisée par un précipité blanc.

                    24       Séquence 1 – SN03

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Document 4g   Résultats de la recherche de la présence du glycogène dans le foie, les
              muscles et le tissu adipeux

               Exprimer les résultats et répondre à la question posée : « Y a-t-il du
                glycogène dans les muscles ? Dans le tissu adipeux ? »
              La glycogénolyse existe-t-elle au niveau du muscle ?
              Les cellules hépatiques comme les cellules musculaires sont capables
              de stocker le glucose sous forme de glycogène. En cas de besoin, ces
              réserves de glucose peuvent être de nouveau mobilisées après hydro-
              lyse du glycogène dans les cellules hépatiques.

               À partir des documents 4h et 4i ci-dessous, indiquer si les cellules
                musculaires peuvent, elles aussi, libérer du glucose dans le sang
                (milieu extracellulaire). Justifier la réponse.

Document 4h   Hydrolyse du glycogène et exportation du glucose dans le sang au
              niveau d’un hépatocyte

              Le glucose 6-phosphate(G6P), contrairement au glucose, ne peut pas
              traverser la membrane plasmique des cellules.

                                 Membrane cellulaire
                    noyau

                                                                         Groupement
                                                                         phosphate
                    glycogène
                                                              +
                                   E1            E2

                                    Glucose 6-phosphate

                 cytoplasme                                              glucose

                                E 1 et E 2 sont des enzymes

                                                                  Séquence 1 – SN03      25

                                                                                      © Cned - Académie en ligne
Document 4i     Quelques enzymes et leur fonction dans les cellules hépatiques et mus-
                                              culaires

                                                                                                Présence de l’enzyme
                                  Nom de
                                                                Fonction                 Dans les cellules   Dans les cellules
                                 l’enzyme
                                                                                           musculaires         hépatiques
                                                   Transforme le glucose en glucose
                               Glucokinase                                                     non                  oui
                                                            6-phosphate
                                                     Participe à la polymérisation
                                Glycogène
                                                       du glucose 6-phosphate                   oui                 oui
                                synthétase
                                                             en glycogène
                                                    Participe à la dépolymérisation
                                Glycogène
                                                       du glycogène en glucose                  oui                 oui
                              phosphorylase
                                                             6-phosphate
                                Glucose 6                Transforme le glucose
                                                                                               non                  oui
                               phosphatase              6-phosphate en glucose
                                                       Transforme le glucose en
                                Hexokinase                                                      oui                 oui
                                                         glucose 6-phosphate

                                                    À retenir

                                                Les cellules du foie ou hépatocytes sont capables de stocker du glucose
                                                sous forme de glycogène (polymère du glucose). C’est la glycogénogenèse.
                                                Elles sont aussi capables de reformer du glucose à partir du glycogène et de
                                                le libérer dans le sang. C’est la glycogénolyse.
                                                Les cellules musculaires sont capables de glycogénogenèse mais ne
                                                peuvent pas libérer du glucose dans le sang car elles ne possèdent pas
                                                l’équipement enzymatique nécessaire.
                                                Les cellules adipeuses ou adipocytes sont capables de stocker le glucose
                                                mais sous forme de triglycérides de formule générale indiquée ci-après :
                                                c’est la lipogenèse.
                                                La glycogénolyse n’existe pas dans les cellules adipeuses car il n’y a pas
                                                de glycogène. Par contre, les triglycérides sont hydrolysables, des acides
                                                gras et du glycérol peuvent donc être libérés. Ceux-ci pourront être transfor-
                                                més en glucose par les hépatocytes. C’est la néoglucogenèse. Ils sont donc
                                                source de glucose mais les voies métaboliques sont longues.
                                                Chez un homme de 70 kg, il y a 11 kg de triglycérides, ce qui équivaut à
                                                55 kg de glycogène.
                                                Le foie, les muscles et le tissu adipeux forment les organes effecteurs de la
                                                régulation de la glycémie.

                    26       Séquence 1 – SN03

© Cned - Académie en ligne
On peut alors se poser la question suivante :
                Comment les organes effecteurs sont-ils mis en jeu afin de modifier la
                 glycémie selon les circonstances ?

             b) Le système de contrôle de la glycémie

Activité 5   Découvrir le système de régulation de la glycémie
             (Extraire des informations, pratiquer une démarche scientifique, raison-
             ner)
                Deux expériences historiques
              Expérience    de Minkowski et Von Mering en 1889 :
             Minkowski et Von Mering étudient une glande digestive, le pancréas, qui
             joue un rôle important dans la digestion des graisses. Ils décident de ten-
             ter sur un chien bien portant l’ablation chirurgicale totale du pancréas.
             L’animal présente comme attendu des troubles digestifs importants : les
             graisses ne sont plus digérées. En outre, d’autres troubles imprévus, non
             liés aux précédents, se manifestent : l’animal produit une urine si abon-
             dante qu’il ne peut se retenir d’uriner sur le plancher. L’analyse de l’urine
             révèle la présence anormale de sucre : c’est une glycosurie. L’animal pré-
             sente une hyperglycémie.
             Sur un autre chien, les deux chercheurs au lieu d’enlever le pancréas
             ligaturent le canal pancréatique reliant le pancréas à l’intestin. Le chien
             présente des troubles digestifs mais sa glycémie ne s’élève pas et les
             troubles urinaires sont absents.
              À partir de ces deux expériences, indiquer quel organe semble jouer
                 un rôle dans la régulation de la glycémie.
              Expérience    de Hedon en 1871

                                                                   1. ablation du pancréas

                                                                Pancréas
             3. implantation du fragment
                   sous la peau du chien
                                                              2. prélèvement d’un
                                                              fragment du pancréas

                Résultat après implantation du fragment sous la peau :
                 – le fragment greffé est relié à l’organisme par des capillaires sanguins.
                 – La glycémie est normale.
                 – Il n’y a pas de glycosurie.
                 – L’animal survit.

                                                                  Séquence 1 – SN03           27

                                                                                         © Cned - Académie en ligne
Si le fragment est retiré, la glycémie s’élève, la glycosurie devient impor-
                                           tante et l’animal meurt en quelques jours.
                                            Indiquer si cette expérience confirme ou non la réponse à la ques-
                                             tion . Justifier la réponse.
                                            Indiquer l’information apportée par cette expérience quant au mode
                                               d’action du pancréas sur la glycémie.

                                   Aide    Il est important d’avoir compris que le greffon n’est en communication
                                           avec l’organisme que par l’intermédiaire de capillaires sanguins.
                                              Le pancréas

                             Document 5a   Localisation du pancréas

                                                                                Le pancréas est un organe abdomi-
                                                                                nal situé sous l’estomac de forme
                                                                                allongée. Chez l’Homme, le pan-
                                                                                créas avoisine les 15 cm de long
                                                                                pour une masse allant de 70 à
                                                                                100 g.

                             Document 5b   Observation d’une coupe de pancréas selon AB au microscope optique
                                           (x40)

                    28       Séquence 1 – SN03

© Cned - Académie en ligne
Document 5c    Schéma d’interprétation de l’observation de la coupe de pancréas selon
               AB au microscope optique du document 5b (x40)

               Le pancréas est un organe constitué de deux types de tissus spécialisés :
               le tissu sécréteur de suc pancréatique et les îlots de Langerhans.
               Le tissu sécréteur du suc pancréatique impliqué dans la digestion est
               formé d’acini pancréatiques. Le schéma ci-dessous explique la sécrétion
               du suc pancréatique à partir des cellules des acini pancréatiques.

Document 5d    Les acini pancréatiques et leur sécrétion
                                                                   Agrandissement
                                                               d’un acinus pancréatique

                                                                                    Cellule
                                                                                    sécrétrice

                                                                        Chaque acinus
                                                                       pancréatique est
                             Estomac                Canal            constitué de cellules
                                                  collecteur          sécrétrices de suc
                                                                     pancréatique déversé
                                                                       dans des canaux
                                                                      collecteurs jusqu’à
                                                                           l’intestin

              Intestin                                           îlots de Langerhans
                                Pancréas

                    Sécrétion du suc pancréatique et cheminement
                    dans les canaux collecteurs jusque dans l’intestin

               À partir d’extraits d’îlots de Langerhans, on a pu isoler deux substances
               appelées « insuline » et « glucagon ». L’insuline est sécrétée par les cel-
               lules localisées au centre des îlots alors que le glucagon est sécrété par
               les cellules localisées en périphérie.
               Quel est l’effet de l’insuline et du glucagon sur la glycémie ?
               On injecte à un individu sain de l’insuline 30 minutes après le début
               de l’expérience et on perfuse un autre individu par du glucagon entre

                                                                      Séquence 1 – SN03            29

                                                                                                 © Cned - Académie en ligne
1 heure et 4 heures après le début de l’expérience. On mesure la glycé-
                                            mie de chacun pendant 5 heures et demie. Voici les résultats :

                             Document 5e    Action de l’insuline et du glucagon sur la glycémie
                                                                            2,5

                                                                             2

                                                        Glycémie en g.L–1
                                                                            1,5                                         injection
                                                                                                                        d’insuline
                                                                                                                        à 30mn
                                                                             1

                                                                                                                        perfusion
                                                                            0,5                                         de glucagon
                                                                                                                        entre 1 et 4h
                                                                             0
                                                                                  0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5
                                                                                                     Temps en heures

                                             À partir de l’étude des résultats graphiques, indiquer quelle substance
                                              peut être qualifiée d’hypoglycémiante et quelle substance peut être
                                              qualifiée d’hyperglycémiante ? Justifier la réponse.
                                            Insuline et glucagon agissent par injection, donc par voie sanguine. Ce
                                            sont des hormones, c’est-à-dire des substances sécrétées par les cel-
                                            lules d’un organe, ici les cellules F et ß des îlots de Langerhans, trans-
                                            portées par le sang dans tout l’organisme mais n’agissant que sur cer-
                                            taines cellules appelées « cellules cibles ».
                                            Trois questions se posent alors :
                                             Quellessont les cellules cibles de l’insuline et du glucagon ?
                                             Comment  l’insuline et le glucagon agissent-ils sur ces cellules ?
                                             Pourquoi ces effets ne sont-ils pas durables ?

                                             Après avoir exploité les documents 5f, 5g et 5h, indiquer quelles sont
                                              les cellules cibles à l’insuline et au glucagon et pourquoi ces cellules
                                              sont qualifiées de cellules cibles.

                              Document 5f   Le système de communication hormonal : un système « public » mais
                                            spécifique
                                            Une voie de communication hormonale est constituée de trois éléments :
                                            l’émetteur, le transmetteur et le récepteur. L’émetteur est constitué par l’en-
                                            semble des cellules qui synthétisent et sécrètent l’hormone, ces cellules
                                            sont dites endocrines. Le transmetteur est constitué par le plasma sanguin.
                                            Le message hormonal peut ainsi atteindre l’ensemble des cellules de l’or-
                                            ganisme : la voie hormonale est donc « publique ». Cependant, seules les
                                            cellules qui forment le récepteur sont capables de décoder le message hor-
                                            monal car elles seules expriment un récepteur spécifique susceptible de se
                                            lier à l’hormone et sont capables de mettre en route la réponse biologique
                                            adaptée, une fois réalisée la liaison hormone-récepteur.

                    30       Séquence 1 – SN03

© Cned - Académie en ligne
Document 5g      Représentation schématique de l’effet de la liaison insuline-récepteur
                 sur la cellule cible
                                           Capillaire sanguin                    Insuline

              Circulation sanguine*
                                                                                    1. Passage de insuline
                                                                                    dans le milieu intérieur

                   Milieu intérieur*                                                2. Fixation de insuline
                                                                                    sur le récepteur

                                                                                    Récepteur de l’insuline

              Membrane plasmique

              Milieu intracellulaire*

                                                                        3. Réponse de la cellule

                 * Le sang circule dans un milieu clos formé de vaisseaux sanguins comme les capillaires
                 sanguins, les artères et les veines. Le milieu intracellulaire est le milieu correspondant à
                 l’intérieur de la cellule. Entre les vaisseaux sanguins et les cellules existe un milieu appelé
                 milieu intérieur dans lequel « baignent » les cellules de l’organisme.

Document 5h      Localisation de la radioactivité sur la membrane plasmique de divers
                 types cellulaires après incubation avec de l’insuline ou du glucagon
                 radioactif

                                              Cellules                Cellules                Cellules
                                             hépatiques              musculaires             adipeuses

                        Insuline
                                                   +                       +                       +
                      radioactive

                       Glucagon
                                                   +                       –                       –
                       radioactif

                  Rechercher le mode d’action de l’insuline et du glucagon à partir de
                    l’étude des documents 5i et 5j :
      Aide       Le « mode d’action » signifie la façon dont va agir l’hormone sur la cel-
                 lule, ce qu’elle va modifier dans le fonctionnement de la cellule.
Document 5i      Du tissu musculaire est prélevé puis mis en culture dans des milieux
                 avec ou sans insuline. Des mesures sont réalisées pour connaître leur
                 comportement vis-à-vis du glucose et du glycogène.

                                                       Glucose prélevé              Teneur en glycogène
                                                       ( mg.g–1.min–1)                   (mg.g–1)

                     Milieu sans insuline                    0,143                           2,450

                     Milieu avec insuline                    0,188                           2,850

                                                                                 Séquence 1 – SN03                 31

                                                                                                              © Cned - Académie en ligne
Un effet similaire est constaté au niveau des hépatocytes. Par contre, au
                                            niveau des adipocytes, on observe le même effet au niveau du glucose
                                            prélevé mais une augmentation de la teneur en triglycérides.

                              Document 5j   Pendant 4 heures, on injecte en continu du glucagon à des chiens en
                                            bonne santé, à jeun depuis 12 heures. On suit la teneur du foie en une
                                            enzyme intervenant dans la dégradation du glycogène :

                                                                                                     Perfusion de glucagon

                                                      dégradation du glycogène en µmolg–1
                                                                                            800
                                                                                            700
                                                                                            600
                                                      Teneur du foie en enzyme de
                                                                                            500
                                                                                            400
                                                                                            300
                                                                                            200
                                                                                            100
                                                                                              0
                                                                                                  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
                                                                                                                       Temps en heures

                                            Les effets de l’insuline et du glucagon ne sont pas durables car ces molé-
                                            cules sont très rapidement dégradées par le foie et les reins. Elles ont
                                            une demi-vie d’environ 5 minutes.
                                                  À retenir

                                              Le pancréas est composé de deux types de cellules : les cellules acineuses
                                              formant les acini pancréatiques sécrétrices du suc pancréatique digestif et
                                              les cellules F et ß des îlots de Langerhans sécrétrices, respectivement, du
                                              glucagon et de l’insuline.
                                              L’insuline est une hormone hypoglycémiante. Elle agit sur les cellules
                                              cibles c’est-à-dire les cellules qui possèdent des récepteurs spécifiques à
                                              l’insuline. La plupart des cellules de l’organisme expriment ces récepteurs
                                              à la surface de leur membrane plasmique. La fixation de l’insuline sur ces
                                              récepteurs modifie l’activité d’enzymes et les principaux effets sont :
                                              – une augmentation plus importante de glucose dans toutes les cellules par
                                              augmentation du nombre de transporteurs de glucose et synthèse d’une
                                              enzyme, la glucokinase ;
                                              – stimulation de la lipogenèse dans les adipocytes ;
                                              – stimulation de la glycogénèse dans les cellules hépatiques et musculaires
                                              et inhibition de la glycogénolyse.
                                              Ces actions ont pour conséquence une diminution du taux de glucose cir-
                                              culant.
                                              Le glucagon est une hormone hyperglycémiante. Il agit sur les cellules
                                              hépatiques en stimulant la glycogénolyse et la libération du glucose dans
                                              le sang. Il inhibe la glycogénogenèse.
                                              Remarque : Le glucagon agit sur d’autres cellules mais cette étude ne fait
                                              pas partie du programme de terminale.

                    32       Séquence 1 – SN03

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