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REGULATION HORMONALE DE LA GLYCEMIE CHEZ LE RAT SUITE A UNE INJECTION D’INSULINE ET UNE INJECTION D’ADRENALINE PAR VOIE INTRAVEINEUSE

                                                       

 

Ä Castry Glwadys   Galanth Cécile  Delbé Lionel

Ä Licence de biologie générale Université des Antilles Guyane faculté des sciences

Ä 21 décembre 2000

SUMMARY

In mammals,glucose is a substance essential for a good working. At regular concentration(1 g\L) in blood,is dependant on hormones witch.cause hypoglycemia and hyperglycemia. It’s the balance between the two types witch permit at glycemia to preserve a rate compatible with life .
Two hormones are injected at different time to a rat: Insulin and adrenalin.
After the injection of insulin ,the focussing of glucose decrease during the time.On the other hand after an adrenalin injection ,the concentration of glucose increase
These experiments, underline insulin and adrenalin quick acting .Insulin sparks an hypoglycemia ,whereas adrenaline provokes an hypoglycemia

Mots clé:
Adrénaline ,glucagon ,glycémie, glycogène ,hyperglycémie
hypoglycémie ,îlot de langherans, insuline ,insulinémie, pancréas

PROTOCOLE EXPERIMENTAL

La manipulation consiste à mettre en évidence la régulation de la glycémie chez le rat anesthésie grâce à l’action de différentes hormones: insuline et adrénaline
Une de ses hormones est injectée par voie intraveineuse :
0.4ml d’insuline soit 16 unités
0.4ml d’adrénaline a 80mg\Kg
Au préalable la canulation d’une jugulaire et d’une carotide est pratiquéeBACK TO THE TOP
Un cathéter est implanté dans ses deux veines. Il permet d’une part l’injection de l’hormone et d’autre part les prélèvements sanguins. Les échantillons sanguins prélevés sont traités afin de mesurer la glycémie par la méthode enzymatique selon le schéma réactionnel suivant:
 

RESULTATS

L’insuline et l’adrénaline sont deux hormones qui agissent dans la régulation de la glycémie .Elles seraient respectivement hypoglycémiant et hyperglycémiante
De plus ,par leur mode d’action antagoniste est seraient responsables de la régulation permanente de la concentration du glucose sanguin
Par le biais de ses expériences nous vérifierons si les hypothèses énoncées sont valides
A rat dont la glycémie est de 1.74g/L, on injecte au temps t0 16 unités d’insuline par la jugulaire gauche .A 2,5,10,20,30,40,50,60 minutes on effectue un prélèvement sanguin par la carotide
A un autre rat dont la glycémie est a 1.89g/L ,on injecte par la jugulaire 0.4ml d’adrénaline compte tenu de son poids qui est de 240g.On pratique ensuite des prélèvements sanguins par la carotide au 2,5,10,20,30,40,50,60 minutes après l’injection de l’hormone
Les échantillons sanguins sont ensuite centrifuger, le surnageant est alors récupéré et traité afin de mesurer sa densité optique au spectrophotomètre Les résultats obtenus sont représentés dans le tableau ci dessous et sur la courbe
 

 

TEMOIN

2

5

10

20

30

40

50

60

INSULINE

1.74

1.72

1.61

1.59

1.27

1.24

1.26

1.33

1.6

ADRENALINE

1.89

1.95

2.21

2.28

2.55

2.64

2.18

2.15

2.09

Tableau 1:Étude de la glycémie(en g/L)en fonction du temps, suite à l’action de l’insuline et celle du glucagon

ANALYSE DES RESULTATS

Les glycémies de départ de 1.74 et 1.89g/L , sont supérieures à la normale. Les conditions de l’expérience(froid, stress, faim, douleur ),peuvent expliquer ces glycémies élevées au temps t0.
L’injection d’insuline chez le rat cause une diminution instantané de la glycémie (voir tableau 1, courbe )puisqu’en 2minutes la glycémie passe de 1.74 à 1.72 .Cette diminution se prolonge durant une demi heure .Nous nous attarderons sur le mode d’action de cette hormone au sein de l’organisme.
L’insuline est secrète par les cellules
b du pancréas (îlot de langérhans ,voir annexe).Elle agit sur ces organes cibles(foie ,muscles ,adipocytes) en activant toutes les voies conduisant a une diminution du glucose plasmatique(glycolyse ,glycogénogenèse ,lipogenèse ,synthèse protéique)
En se fixant a son récepteur sur les cellules cibles ,l’insuline induit la diffusion facilite du glucose et permet d’activer de nombreux jeux enzymatiques comme ceux de la glycolyse (hexokinase, glucokinase).Les effets de l’insuline sont représentes sur les schémas suivants:
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De façon générale ,en se fixant sur son récepteur membranaire, l’insuline active l’adenylate cyclase qui favorise l’activation de protéines kinase qui en phosphorylant de nombreuses enzymes facilitent l’absorption du glucose sanguin
Elle permet aussi d’inhiber les nombreuses enzymes qui conduisent a la synthèse du glucose ,en phosphorylant des phosphatases qui ont pour rôle de déphosphoryler les enzymes
D’autre part, l’insuline peut avoir un mode d’action totalement différent ,dans certaines cellules en diminuant la concentration cellulaire en AMPc,ce qui a pour effet d’inactiver certaines enzymes

 Par contre ,une injection d’adrénaline a pour effet immédiat une augmentation de la glycémie .On constate que cette injection a le même effet qu’une injection de glucagon .On remarque que l’adrénaline possède des récepteurs sur les cellules a pancréatique .La fixation de ce ligand sur son récepteur permet la transduction d’un message ,ce qui aboutit a la synthèse du glucagon

Le glucagon par son action antagoniste a celle de l’insuline ,agit au niveau du muscle ,du foie ,et des adipocytes ,afin d’accroître la mobilisation du glucose .Celle ci conduit a une hyperglycémie
L’adrénaline a des actions indirectes (tableau 4) comme son pouvoir vasoconstricteur ,qui accroît la pression artérielle et la respiration ce qui dynamise la mobilisation plasmatique du glucose. Cette mobilisation agit comme une prévention aux besoins des cellules(ceci traduit les valeurs élevées de la glycémie au cours de l’expérimentation sachant qu‘une molécule d‘adrénaline entraîne une libération de 5millions de molécules de glucose $fig.7)

VARIABLES

ADRENALINE

FREQUENCE CARDIAQUE

AUGMENTE

PRESSION SANGUINE

ELEVATION

RESPIRATION

STIMULEE

VAISSEAUX CUTANES

CONSTRICTION

VAISSEAUX MUSCULAIRES

DILATATION

METABOLISME

AUGMENTE

CONSOMMATION D’OXYGENE

AUGMENTE

GLUCOSE SANGUIN

AUGMENTE

REIN

VASOCONSTRINCTION

Tableau 2:L’adrénaline et ses actions sur l’organisme

En observant les courbes et le tableau 1, 40minutes après les injections, on a une augmentation de la glycémie pour l’insuline et une diminution de la glycémie pour l’adrénaline .Ces conséquences ne peuvent être du qu’a un effet secondaire, l’insuline et l‘adrénaline doivent avoir respectivement une action hypoglycémiante et hyperglycémiante .L’effet secondaire est la régulation de la glycémie .En induisant une hypoglycémie ,les concentrations en insuline et en glucose sanguin vont permettre a l’approche d’un seuil minimum(en glucose) ,d’augmenter de façon considérable la synthèse du glucagon .Ce sont les cellules aqui perçoivent ces modifications et la synthèse de glucagon permet le rétablissement de la glycémie
Il en va de même pour l’hyperglycémie causée par l’injection d’adrénaline. En approchant une valeur seuil maximale, la concentration en glucose est diminuée .Les cellules
captent la forte concentration en glucose ,en fixant sur ces récepteursBACK TO THE TOP spécifiques des molécules de glucose et d’adrénaline .La fixation de ses ligands induit une transduction, qui a pour conséquence l’augmentation de la transcription après action au niveau de l’ADN,et l’augmentation du glucagon synthétisé

La spécificité de cette régulation tient au fait que l’insuline tend à ralentir l’action de toutes les hormones hyperglycémiantes ,alors que les hormones hyperglycémiantes(adrénaline, glucagon, etc.) tendent a diminuer l’action de la seule hormone hypoglycémiante qu’est l’insuline .L’antagonisme de ces deux types d’hormones est responsable de la “constance” de la glycémie, ainsi que de la rapidité de sa régulation.

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CONCLUSION

 Par les expériences menées on peut valider les hypothèses selon lesquelles l’insuline est une hormone hypoglycémiante et que l’adrénaline comme le glucagon une hormone hyperglycémiante .Ces investigations nous permettent de prouver que la régulation se fait de façon permanente .Cette stabilité de la glycémie est du a l’action directe de l’insuline sur le glucagon, mais aussi à l’action du glucagon sur l’insuline .La rapidité de la régulation tient au fait que les hormones agissent de façon antagoniste sur les enzymes catalysant les voies métaboliques (glycolyse ,néoglucogenèse ..etc.)
Ces résultats permettent aussi de mieux appréhender les pathologies survenant sur la régulation hormonale de cette glycémie. Les causes peuvent être de natures diverses (déficit en insuline, en glucagon, l’altération de récepteurs a insuline et glucagon, des cellules cibles et pancréatiques).
Ainsi le diabète sous toutes ces variantes, représente la manifestation la plus répandue dans les pays industrialisés. Dans la majorité des cas, ce sont des altérations dans cette régulation qui sont la cause du diabète. L’exemple type est le diabète de type 1,dit diabète juvénile“, qui se manifeste par un déficit en insuline plasmatique, causé par la destruction des cellules
b du pancréas. BACK TO THE TOP

ANNEXE

La technique de canulation
La canulation consiste en l’introduction d’un tube de polyéthylène dans la lumière d’une cavité de l’organisme. Par la canulation d’un vaisseau, on pratique une hémisection sur ce vaisseau. Puis on introduit un cathéter rempli de solution physiologique. Une fois introduit, des ligatures permettent de maintenir le cathéter dans le vaisseau
Par le biais de cette canule on pourra injecter et prélever des solutions, pour les analyser par la suite

La technique de l’anesthésie
L’anesthésie est pratique en injectant à un rat dont on connaît la masse de l’Acepromazine à 0.6 mg/Kg et de la Ketamine à 120mg/Kg .Ce sont respectivement un calmant et un anesthésiant

Traitement et mesure de la glycémie
Suite à la centrifugation ,le surnageant est traité afin de mesurer la densité optique (voir tableau ci dessous) 

 

TEMOIN

2

5

10

20

30

40

50

60

INSULINE

0.418

0.412

0.387

0.383

0.305

0.297

0.302

0.318

0.384

ADRENALINE

0.454

0.468

0.531

0.547

0.612

0.634

0.524

0.515

0.502

Étude de la densité optique en fonction du temps, suite à l’action de l’insuline et celle du glucagon

La glycémie est déterminée par le rapport:
(DO dosage/DO étalon)x n
DO étalon=0.240
n= 1g/L

Rappels

L’insuline est une hormone polypeptidique, dérivant de l’activité endocrine du pancréas (cellules des îlots de langérhans).Elle constitue la seule hormone hypoglycémiante.

Elle comporte 51 acides aminés répartis sur deux chaînes (A et B) reliées par des ponts disulfure (voir ci dessous)

Un îlot de Langerhans

 

Elle est synthétisée sous forme inactive ,et ce n’est qu’en cours de sa maturation, que l’on aboutit à piéger l’insuline dans des vésicules de sécrétions.
Le glucagon est étudié depuis 1923 ou il était pressentit comme un facteur hyperglycémiant. Sa synthèse est effectuée pou la première fois en 1968.Après maturation, il présente sous sa forme active 29 acides aminés(fig. ci dessous).Il est synthétisé par action endocrine des cellules
du pancréas, et libéré sous forme immature.

En ce qui concerne l’adrénaline, sa synthèse relève de l’activité endocrine de la medulo-surrénale.A ce juste titre on la classe comme la noradrénaline par les catécholamines surrénaliens.Elle est souvent appelée hormone de mobilisation immédiate à cause de ces interventions dans les mécanismes de stress,d’excitation et autres.
Sa formation dérive de celle de la tyrosine comme le montre le schéma suivant.L’adrénaline agit a différent niveau, aussi bien sur les récepteurs de cellules ,que sur les enzymes métaboliques.
 

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