CINQUIEME PARTIE : UNITE PHYSIOLOGIQUE DE L’ORGANISME (chapitre 2)

Chapitre II : les relations humorales

  Les organes du corps ne fonctionnent pas de façon indépendante. Chacun semble subir les influences diverses de la part d’autres organes par voie nerveuse mais également par production de certaines substances appelées hormones.  

I.           Notion d’hormone et de glande endocrine

1)   Découverte de la première hormone

  Expériences de Bayliss et Starling : Bayliss et Starling (1902) émirent l’hypothèse qu’il devait y avoir une liaison entre le pancréas et le duodénum ou le jéjunum par l’intermédiaire des humeurs (sang et lymphe), c’est-à-dire par la voie humorale. Pour le démontrer, ils accomplirent l’expérimentation suivante : ils isolèrent chez une chienne munie de fistule pancréatique, une portion d’intestin qu’ils dénervèrent complètement. En injectant une solution de HCl à 0,4% dans le duodénum ou le jéjunum, ils obtinrent une sécrétion pancréatique. Cependant, ils n’obtinrent rien en injectant la solution d’acide dans le sang. Ils conclurent que la substance qui déclenchait la sécrétion en dehors de toute stimulation nerveuse était différente de l’acide et serait sécrétée par les parois de l’intestin. Pour le démontrer, Bayliss et Starling firent un extrait en broyant des fragments de muqueuse de l’anse jéjunale dans un mortier avec du sable fin et du HCl 0,4%. L’injection de cet extrait par la voie veineuse à une chienne entraîna en début d’expérience, une sécrétion pancréatique 2 fois supérieure à celle obtenue par introduction de l’acide dans le duodénum. Conclusion : la muqueuse intestinale des régions duodénales et jéjunales sécrétait une substance qui agissait sur le pancréas et déclenchait la sécrétion. Ils l’appelèrent sécrétine. A la suite des travaux de Bayliss et Starling, Hardy proposa en 1905, le terme “hormone“ aux sécrétions telles que la sécrétine à travers la phrase suivante : “ces messagers chimiques ou hormones comme nous pourrions les appeler, doivent être transportés de l’organe où ils sont produits à l’organe qu’ils affectent par la voie du torrent sanguin.  

2)   Définition

Une hormone est un médiateur chimique véhiculé par la voie sanguine et agissante à très faible dose sur des organes cibles qui peuvent être éloignés de la glande endocrine qui les stimule. Une hormone a une double action : une action stimulatrice au sens stricte  de leur désignation étymologique et une action inhibitrice qui sert à optimiser l’effet induit par sa libération. Exemples d’hormones : GnRH, ACTH, LH, Prolactine, ADH ou vasopressine, ocytocine, insuline, glucagon, angiotensine, progestérones, œstrogènes, dopamine, adrénaline, noradrénaline mélatonine… Une glande endocrine est une glande dont les produits de l’activité sont directement déversés dans le milieu intérieur. Exemples de glandes endocrines : l’hypothalamus, l’hypophyse, la thyroïde,  les surrénales, le pancréas, les gonades (testicules, ovaires), reins, foie, …

II.         Anatomie et physiologie du pancréas

1)   Anatomie et histologie du pancréas

a)   Anatomie Le pancréas humain est un organe situé profondément dans l’abdomen, derrière l’estomac, devant et au-dessus des reins. Il est formé d’une tête enchâssée dans le duodénum, d’un corps et d’une queue. De la «tête » s’échappent deux canaux excréteurs : –        Le canal principal ou canal de Wirsung, débouche dans le duodénum au niveau de la grande caroncule où aboutit aussi le canal cholédoque venu du foie. –        Le canal accessoire ou canal de Santorini, se déverse un peu plus haut au niveau de la petite caroncule. b)   Histologie du pancréas Une coupe histologique du pancréas montre : –        Une charpente de tissu conjonctif vasculaire et de vaisseaux sanguins. –        Un parenchyme constitué de deux parties en fonction du type de glandes : ·       une partie glandulaire exocrine composée d’acini (98%) séreux ainsi que d’autres conduits (canaux collecteurs). Les acini sont formés de cellules volumineuses. Chaque cellule possède, vers l’extérieur, un pôle sanguin par où arrivent les substances puisées dans le sang et un pôle excréteur, vers l’intérieur par où sont rejetés les produits élaborés. Le pancréas est une glande exocrine dont la partie exocrine  est constituée par les acini. ·       une partie glandulaire endocrine formée par les îlots de Langerhans. Ils forment 2% de la masse du pancréas. Ils constituent un amas de cellules plus clairs au milieu des acini. Les îlots de Langerhans constituent la partie endocrine du pancréas, donc le pancréas est également une glande endocrine. Les îlots comportent trois catégories de cellules : les cellules A périphériques sécrétrices de glucagon ; les cellules B majoritaires sécrétrices d’insuline ; les cellules D sécrétrices de somatostatine et autres types de cellules rares qui sécrètent la sécrétine, la motiline, la substance P, les polypeptides pancréatiques…  

2)   Physiologie du pancréas

a)   Le pancréas exocrine Afin de déterminer le déterminisme de la sécrétion du suc pancréatique, réalisons les expériences suivantes : Expérience 1 : sur un chien, réalisons une ablation totale du pancréas (pancréatectomie). Résultats : l’ablation fait apparaitre : –         des troubles digestifs dus à l’absence d’enzymes pancréatiques ; –         un diabète sucré maigre, avec une forte hyperglycémie évoluant jusqu’à la mort de l’animal au bout de quelques semaines ; –        Une soif intense due à la concentration excessive du sang en substances solubles ; –        Si la soif est satisfaite, elle entraîne une diurèse importante ; –        L’hyperglycémie entraîne la glycosurie car à partir de 1, 7 g/l, le rein se laisse traverser par l’excès de glucose. Expérience 2 : pratiquons la ligature du canal pancréatique d’un chien. Résultat : on observe uniquement l’apparition de troubles digestifs, l’atrophie du pancréas mais pas d’hyperglycémie. Expérience 3 : on réalise chez un chien une ablation totale du pancréas. Un pancréas (ou un fragment de l’organe) est greffé au cou de l’animal par rétablissement de la circulation sanguine. Résultats : présence de troubles digestifs, les troubles du diabète disparaissent tant qu’il reste « branché » (la glycémie, modifiée par l’ablation revient à  sa valeur initiale). Observation : des transfusions de sang prélevé dans la veine pancréatique d’un chien normal font disparaître les troubles du diabète d’un chien dépancréaté. Conclusion : Ces expériences permettent de dire que le pancréas exocrine est responsable de la bonne digestion. Il participe à la digestion des aliments en sécrétant dans l’intestin grêle un suc digestif (suc pancréatique) riche en enzyme. Ce suc est conduit dans l’intestin par le canal pancréatique.   b)   Le pancréas endocrine –        Rôle hypoglycémiant v L’obstruction des canaux pancréatiques, réalisée chez le chien par ligature ou par injection de paraffine entraîne la dégénérescence des acini, mais n’altère pas les îlots. On observe alors des troubles digestifs, mais la glycémie demeure normale. La fonction endocrine est donc assurée exclusivement par les îlots de Langerhans. v Chez le chien, l’ablation du pancréas détermine en plus des troubles digestifs le diabète expérimental dont les symptômes sont les suivants : –        Si l’ablation est totale, le diabète provoqué est grave et toujours mortel ; –        Une élévation de la glycémie qui passe de 1g, valeur normale, à 5 à 7 g/l ; –        Cette augmentation s’accompagne d’une présence de sucre dans les urines (glycosurie) ; –        Un volume urinaire important (diurèse) ; –         Une soif intense et d’une sensation de faim. v Si l’ablation du pancréas est partielle, on a : si la partie restante est égale au moins à 20% de la masse du pancréas, on n’observe aucun trouble diabétique ; par contre si elle représente moins de 10%  un diabète typique s’établit à la longue progressivement, surtout si l’alimentation est riche en glucose. La présence du pancréas influence donc la glycémie. v Chez l’animal dépancréaté, la transplantation au cou (sur le trajet carotide-jugulaire) d’un pancréas provenant d’un autre chien fait disparaître tous les symptômes diabétiques ; mais ceux-ci réapparaissent si l’on procède à l’élimination du transplant. Si l’on injecte à l’animal dépancréaté des extraits glandulaires, et si de telles injections sont renouvelées à intervalles réguliers, les troubles diabétiques disparaissent et la glycémie redevient normale. A partir de ces résultats expérimentaux, on peut donc penser que le pancréas endocrinien agit par voie sanguine par l’intermédiaire d’une substance qu’il fabrique (insuline). v L’injection d’alloxane, substance dérivée de l’urée, à un chien provoque un diabète grave, rappelant celui qu’on obtient par ablation du pancréas. L’étude du pancréas faite après la mort de l’animal montre que la majorité des cellules de Langerhans (les cellules ß) ont été détruite par l’alloxane. L’effet hypoglycémiant de l’injection d’extraits pancréatiques est précédé d’un effet hyperglycémiant. Les cellules non détruites par l’alloxane se sont révélées être responsables de cet effet hyperglycémiant. v Si l’on administre par voie orale des extraits pancréatiques à un animal, ils n’ont pas d’action sur la glycémie (hypoglycémie), car l’insuline est dégradée par les enzymes digestives. A l’inverse, on observe une hyperglycémie. L’extrait comprend donc un facteur hyperglycémiant non dégradé. Le pancréas doit son rôle hypoglycémiant à une hormone sécrétée par les cellules ß des îlots de Langerhans et appelée insuline. L’insuline est un polypeptide formé de 51 acides aminés en deux chaînes. –        Rôle hyperglycémiant Si on administre par voie orale des extraits pancréatiques à un animal, ils n’ont pas d’action sur la glycémie (hypoglycémie), car l’insuline est dégradée par les enzymes digestives. A l’inverse, on observe une hyperglycémie. L’extrait comprend donc un facteur hyperglycémiant non dégradé. Il s’agit du glucagon.  Le glucagon est une hormone peptidique, sécrétée par les cellules alpha des îlots de Langerhans.

III.       Régulation de la glycémie

1)   Variation de la glycémie

La glycémie varie sous certaines conditions qui sont : –        La glycémie s’élève de façon importante après un repas riche en glucides ; –        Il en est de même après un repas riche en lipides ou en protides, car le glycérol, les acides gras et certains acides aminés peuvent donner naissance à du glycogène (néoglucogenèse) ; –        La glycémie s’abaisse entre les repas, puisque les cellules puisent constamment du glucose dans le milieu intérieur et que leur consommation est par ailleurs soumise à des variations importantes, –        Mauvais fonctionnement des organes régulateurs…  

2)   Régulation hormonale

a)   Expérience d’ablation du foie Un chien ayant subi l’ablation du foie ne survit que quelques heures. Peu avant la mort l’animal tombe dans un coma dû à l’insuffisance du glucose au niveau des cellules nerveuses cérébrales car la glycémie « s’effondre ». Une perfusion du glucose, sort l’animal du coma en quelques minutes qui retrouve un pouls et une respiration normaux. Le foie intervient donc dans la régulation de la glycémie. b)   Expérience de foie lavé Claude Bernard sacrifie un chien ayant reçu depuis plusieurs jours une alimentation carnée. Il prélève le foie de l’animal et injecte dans la veine -porte un fort courant d’eau. L’eau de lavage qui sort par les veines sus-hépatiques renferme du glucose, mais au bout de quelques minutes, tout le glucose contenu dans l’organe a disparu : le foie est parfaitement « lavé ». L’organe étant abandonné ainsi sur la table du laboratoire, Claude Bernard fait le lendemain un second lavage et constate que l’eau renferme à nouveau du glucose. Cette expérience révèle que le foie est un organe de stockage du glucose si la glycémie à l’entrée du foie est supérieure à la valeur normale. Les cellules hépatiques transforment le glucose en glycogène. Le foie semble être un régulateur de la glycémie. Il retient l’excédent éventuel de glucose et, à d’autres moments, comble le déficit de la manière suivante : v Lorsque le glucose est trop abondant, le foie polycondense les petites molécules en macromolécules de glycogène : c’est la glycogénogenèse. Glycogénogenèse Glucose glycogène eau En effet, en cas d’hyperglycémie, les cellules bêta captent la variation et sécrète l’hormone hypoglycémiante, l’insuline, qui agit sur les cellules cibles (cellules hépatiques, cellules musculaires, cellules des tissus adipeux). L’insuline favorise ainsi donc la pénétration du glucose dans le foie, sa consommation dans les cellules, stimule la glycogénogenèse et inhibe la glycogénolyse, stimule la lipogenèse et inhibe l’hydrolyse des graisses. De façon générale, l’insuline favorise donc le stockage du glucose et favorise son utilisation. Elle fait donc baisser le taux de glucose dans le sang. Elle fait alors baisser la glycémie. C’est la seule hormone hypoglycémiante dans l’organisme. v Lorsque le taux de glucose dans le sang est bas, le foie hydrolyse cette fois-ci son glycogène en glucose : c’est la glycogénolyse. En effet, en cas d’hypoglycémie, les cellules alpha captent cette variation et sécrètent une hormone hyperglycémiante, le glucagon, qui agit sur les cellules cibles (cellules hépatiques). Le glucagon fait augmenter la glycémie. Il agit en stimulant la glycogénolyse (afin d’augmenter la libération du glucose dans le sang) et la néoglucogenèse. Aussi, en cas d’hyperglycémie les médullosurrénales sécrètent l’adrénaline qui agit comme le glucagon mais ses effets sont plus rapides et plus brefs. Sa libération est déclenchée par les messages nerveux qui peuvent avoir plusieurs origines (baisse brutale de la glycémie, réactions émotionnelles, stress).

3)   Régulation nerveuse

L’hypothalamus, situé au sommet de la hiérarchie neurovégétative, est sensible à la glycémie car il possède des glucorécepteurs : –        En cas d’hypoglycémie, des hormones (FR) élaborées par les neurones sécréteurs, sont conduites par voie sanguine à l’adénohypophyse où elles déclenchent la libération des hormones comme la somathormone, la thyréostimuline et la corticostimuline. Des influx destinés au centre adrénalino-sécréteur bulbaire, déclenchent la sécrétion d’adrénaline. –        En cas d’hyperglycémie, les réactions ci-dessus prennent fin, tandis qu’un influx, destiné au centre insulino-sécréteur bulbaire déclenche la sécrétion rapide d’insuline.

4)   Schéma de synthèse de la régulation de la glycémie

Régulation neuro-hormonale de la glycémie
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