L’homéostasie du glucose est la régulation hormonale stricte de la glycémie dans une plage physiologique étroite, typiquement entre 3,9 et 5,6 mmol/L à l’état de jeûne. Le cerveau et les globules rouges sont des consommateurs obligatoires de glucose, ce qui rend la régulation du glucose cruciale pour la survie.
L’état nourri
Après un repas, la glycémie augmente et déclenche la sécrétion d’insuline par les cellules bêta pancréatiques. L’insuline favorise l’absorption du glucose dans le muscle et le tissu adipeux en stimulant la translocation des transporteurs GLUT4 à la surface cellulaire. Dans le foie, l’insuline supprime la gluconéogenèse et la glycogénolyse tout en stimulant la synthèse de glycogène et la glycolyse. L’excès de glucose est converti en acides gras et stocké sous forme de triglycérides dans le tissu adipeux.
L’état de jeûne
Lorsque la glycémie diminue entre les repas, les cellules alpha pancréatiques sécrètent du glucagon. Le glucagon agit principalement sur le foie pour stimuler la glycogénolyse, libérant du glucose dans la circulation sanguine. La gluconéogenèse hépatique est activée pour produire du glucose à partir du lactate, des acides aminés et du glycérol. Le muscle et le tissu adipeux passent de l’oxydation du glucose à celle des acides gras, épargnant le glucose pour le cerveau.
Régulation hormonale
L’insuline est la principale hormone anabolique, abaissant la glycémie en favorisant l’absorption, le stockage et l’utilisation. Elle est sécrétée en réponse à une élévation de la glycémie, avec des signaux supplémentaires des incrétines comme le GLP-1 et le GIP. La signalisation de l’insuline à travers le récepteur de l’insuline active une cascade d’événements de phosphorylation qui régulent l’activité enzymatique métabolique et l’expression génique.
Le glucagon est la principale hormone de contre-régulation, augmentant la glycémie pendant le jeûne. Il se lie au récepteur du glucagon sur les hépatocytes, activant l’adénylyl cyclase et augmentant les niveaux d’AMPc. Cela active la protéine kinase A, qui phosphoryle et active la glycogène phosphorylase tout en inhibant la glycogène synthase.
L’épinéphrine assure une mobilisation rapide du glucose pendant le stress ou l’exercice, agissant à la fois sur le foie et le muscle pour stimuler la glycogénolyse. Le cortisol favorise la gluconéogenèse et réduit l’absorption du glucose, exerçant des effets à plus long terme. L’hormone de croissance antagonise l’action de l’insuline et est importante pour maintenir les niveaux de glucose pendant un jeûne prolongé.
La boucle de rétroaction glucose-insuline
La concentration de glucose dans le sang est maintenue par une boucle de rétroaction négative classique. L’augmentation du glucose stimule la sécrétion d’insuline, ce qui abaisse le glucose en favorisant l’absorption et le stockage. La diminution du glucose inhibe la libération d’insuline et stimule la sécrétion de glucagon, ce qui augmente le glucose en favorisant la production. Les cellules bêta du pancréas détectent directement la concentration de glucose par l’intermédiaire de GLUT2 et de la glucokinase, qui agit comme le capteur de glucose.
Hypoglycémie
L’hypoglycémie, définie par une glycémie inférieure à 3,9 mmol/L, peut résulter d’un excès d’insuline ou de médicaments insulinomimétiques, d’un jeûne prolongé ou de tumeurs sécrétant de l’insuline. Les symptômes comprennent des réponses autonomes telles que la transpiration, les tremblements et les palpitations, suivies de symptômes neuroglycopéniques incluant la confusion, les convulsions et le coma si non traité. L’organisme répond par la libération d’hormones de contre-régulation, mais cette réponse peut être altérée chez les personnes souffrant d’hypoglycémie récurrente.
Hyperglycémie et diabète
L’hyperglycémie chronique est la caractéristique du diabète sucré. Le diabète de type 1 résulte de la destruction auto-immune des cellules bêta pancréatiques, entraînant un déficit absolu en insuline. Le diabète de type 2 implique une résistance à l’insuline combinée à un dysfonctionnement progressif des cellules bêta. Le diabète gestationnel survient pendant la grossesse et disparaît après l’accouchement mais augmente le risque futur de diabète. L’hyperglycémie chronique provoque des complications microvasculaires incluant la rétinopathie, la néphropathie et la neuropathie, ainsi qu’une maladie macrovasculaire accélérée.
