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Le pancréas endocrine

17.9 Le pancréas endocrine

Objectifs d'apprentissage

À la fin de cette section, vous serez en mesure de :

  • Décrire l'emplacement et la structure du pancréas, ainsi que la morphologie et la fonction des îlots pancréatiques
  • Comparer et opposer les fonctions de l'insuline et du glucagon

Le pancréas est un organe long et mince, dont la majeure partie est située en position postérieure par rapport à la moitié inférieure de l'estomac (Figure 17.18). Bien qu'il soit principalement une glande exocrine, sécrétant une variété d'enzymes digestives, le pancréas a une fonction endocrine. Ses îlots pancréatiques — des amas de cellules autrefois connus sous le nom d'îlots de Langerhans — sécrètent les hormones glucagon, insuline, somatostatine et polypeptide pancréatique (PP).

Ce diagramme montre l'anatomie du pancréas. Le côté gauche, plus grand, du pancréas est logé dans la courbure du duodénum de l'intestin grêle. L'extrémité droite, plus petite, du pancréas est située près de la rate. L'artère splénique est visible se dirigeant vers la rate, mais elle possède plusieurs branches se connectant au pancréas. Une vue intérieure du pancréas montre que le canal pancréatique est un grand tube traversant le centre du pancréas. Il se ramifie sur toute sa longueur en plusieurs poches en forme de fer à cheval de cellules acineuses. Ces cellules sécrètent des enzymes digestives, qui voyagent le long du canal biliaire et dans l'intestin grêle. Il y a aussi de petits îlots pancréatiques dispersés dans tout le pancréas. Les îlots pancréatiques sécrètent les hormones pancréatiques insuline et glucagon dans l'artère splénique. Une micrographie en encart montre que les îlots pancréatiques sont de petits disques de tissu constitués d'un anneau externe mince appelé acinus exocrine, d'un anneau interne plus épais de cellules bêta et d'un cercle central de cellules alpha.
Figure 17.18 Pancréas La fonction exocrine pancréatique implique les cellules acineuses sécrétant des enzymes digestives qui sont transportées dans l'intestin grêle par le canal pancréatique. Sa fonction endocrine implique la sécrétion d'insuline (produite par les cellules bêta) et de glucagon au sein des îlots pancréatiques. Ces deux hormones régulent le taux de métabolisme du glucose dans le corps. La micrographie révèle des îlots pancréatiques. LM × 760. (Micrographie fournie par les régents de la faculté de médecine de l'Université du Michigan © 2012)

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Consultez le WebScope de l'Université du Michigan pour explorer l'échantillon de tissu plus en détail.

Cellules et sécrétions des îlots pancréatiques

Chaque îlot pancréatique contient quatre variétés de cellules :

  • La cellule alpha produit l'hormone glucagon et représente environ 20 pour cent de chaque îlot. Le glucagon joue un rôle important dans la régulation de la glycémie ; de faibles niveaux de glucose dans le sang stimulent sa libération.
  • La cellule bêta produit l'hormone insuline et représente environ 75 pour cent de chaque îlot. Des niveaux élevés de glucose dans le sang stimulent la libération d'insuline.
  • La cellule delta représente quatre pour cent des cellules des îlots et sécrète l'hormone peptidique somatostatine. Rappelons que la somatostatine est également libérée par l'hypothalamus, et que l'estomac et les intestins la sécrètent également. Hormone inhibitrice, la somatostatine pancréatique inhibe la libération du glucagon et de l'insuline.
  • La cellule PP représente environ un pour cent des cellules des îlots et sécrète l'hormone polypeptide pancréatique. On pense qu'elle joue un rôle dans l'appétit, ainsi que dans la régulation des sécrétions exocrines et endocrines pancréatiques. Le polypeptide pancréatique libéré après un repas peut réduire la consommation alimentaire ultérieure ; cependant, il est également libéré en réponse au jeûne.

Régulation de la glycémie par l'insuline et le glucagon

Le glucose est nécessaire à la respiration cellulaire et est le carburant préféré de toutes les cellules du corps. Le corps tire le glucose de la décomposition des aliments et des boissons contenant des glucides que nous consommons. Le glucose non immédiatement absorbé par les cellules comme carburant peut être stocké par le foie et les muscles sous forme de glycogène, ou converti en triglycérides et stocké dans le tissu adipeux. Les hormones régulent à la fois le stockage et l'utilisation du glucose selon les besoins. Des récepteurs situés dans le pancréas détectent les niveaux de glucose dans le sang, et par la suite les cellules pancréatiques sécrètent du glucagon ou de l'insuline pour maintenir des niveaux normaux.

Glucagon

Des récepteurs dans le pancréas peuvent détecter la baisse des niveaux de glucose dans le sang, par exemple pendant les périodes de jeûne ou lors d'un effort prolongé ou d'un exercice (Figure 17.19). En réponse, les cellules alpha du pancréas sécrètent l'hormone glucagon, qui a plusieurs effets :

  • Il stimule le foie à reconvertir ses réserves de glycogène en glucose. Cette réponse est connue sous le nom de glycogénolyse. Le glucose est ensuite libéré dans la circulation pour être utilisé par les cellules du corps.
  • Il stimule le foie à capter les acides aminés du sang et à les convertir en glucose. Cette réponse est connue sous le nom de néoglucogenèse.
  • Il stimule la lipolyse, la dégradation des triglycérides stockés en acides gras libres et en glycérol. Une partie du glycérol libre libéré dans la circulation sanguine se rend au foie, qui le convertit en glucose. C'est aussi une forme de néoglucogenèse.

Globalement, ces actions augmentent les niveaux de glucose dans le sang. L'activité du glucagon est régulée par un mécanisme de rétroaction négative ; l'augmentation des niveaux de glucose dans le sang inhibe la production et la sécrétion ultérieures de glucagon.

Ce diagramme montre la régulation homéostatique des niveaux de glucose dans le sang. La concentration de glucose dans le sang est étroitement maintenue entre 70 milligrammes par décilitre et 110 milligrammes par décilitre. Si la concentration de glucose dans le sang dépasse cette plage (hyperglycémie), l'insuline est libérée par le pancréas. L'insuline déclenche l'absorption du glucose du sang par les cellules du corps et son utilisation dans la respiration cellulaire. L'insuline inhibe également la glycogénolyse, en ce sens que le glucose est retiré du sang et stocké sous forme de glycogène dans le foie. L'insuline inhibe également la néoglucogenèse, en ce sens que les acides aminés et le glycérol libre ne sont pas convertis en glucose dans le RE. Si la concentration de glucose dans le sang tombe en dessous de cette plage, le glucagon est libéré, ce qui stimule les cellules du corps à libérer du glucose dans le sang. Toutes ces actions entraînent une diminution de la concentration de glucose dans le sang. Lorsque la concentration de glucose dans le sang est faible (hypoglycémie), les cellules alpha du pancréas libèrent du glucagon. Le glucagon empêche les cellules du corps de capter le glucose du sang et de l'utiliser dans la respiration cellulaire. Le glucagon stimule également la glycogénolyse, en ce sens que le glycogène dans le foie est décomposé en glucose et libéré dans le sang. Le glucagon stimule également la néoglucogenèse, en ce sens que les acides aminés et le glycérol libre sont convertis en glucose dans le RE et libérés dans le sang. Toutes ces actions entraînent une augmentation des concentrations de glucose dans le sang.
Figure 17.19 Régulation homéostatique de la glycémie La concentration de glucose dans le sang est étroitement maintenue entre 70 mg/dL et 100 mg/dL. Si la concentration de glucose dans le sang dépasse cette plage, l'insuline est libérée, ce qui stimule les cellules du corps à retirer le glucose du sang. Si la concentration de glucose dans le sang tombe en dessous de cette plage, le glucagon est libéré, ce qui stimule les cellules du corps à libérer du glucose dans le sang.

Insuline

La fonction principale de l'insuline est de faciliter l'absorption du glucose par les cellules du corps. Les globules rouges, ainsi que les cellules du cerveau, du foie, des reins et de la muqueuse de l'intestin grêle, n'ont pas de récepteurs à l'insuline sur leurs membranes cellulaires et ne nécessitent pas d'insuline pour l'absorption du glucose. Bien que toutes les autres cellules du corps nécessitent de l'insuline pour capter le glucose de la circulation sanguine, les cellules du muscle squelettique et les cellules adipeuses sont les principales cibles de l'insuline.

La présence de nourriture dans l'intestin déclenche la libération d'hormones du tractus gastro-intestinal telles que le peptide insulinotrope dépendant du glucose. C'est à son tour le déclencheur initial de la production et de la sécrétion d'insuline par les cellules bêta du pancréas. Une fois l'absorption des nutriments effectuée, l'augmentation résultante des niveaux de glucose dans le sang stimule davantage la sécrétion d'insuline.

La manière précise dont l'insuline facilite l'absorption du glucose n'est pas entièrement claire. Cependant, l'insuline semble activer un récepteur tyrosine kinase, déclenchant la phosphorylation de nombreux substrats à l'intérieur de la cellule. Ces multiples réactions biochimiques convergent pour soutenir le mouvement des vésicules intracellulaires contenant des transporteurs de glucose facilités vers la membrane cellulaire. En l'absence d'insuline, ces protéines de transport sont normalement recyclées lentement entre la membrane cellulaire et l'intérieur de la cellule. L'insuline déclenche le mouvement rapide d'un pool de vésicules de transport de glucose vers la membrane cellulaire, où elles fusionnent et exposent les transporteurs de glucose au fluide extracellulaire. Les transporteurs déplacent ensuite le glucose par diffusion facilitée vers l'intérieur de la cellule.

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Visitez ce lien pour voir une animation décrivant l'emplacement et la fonction du pancréas. Qu'est-ce qui ne va pas dans la fonction de l'insuline dans le diabète sucré de type 2 ?

L'insuline réduit également les niveaux de glucose dans le sang en stimulant la glycolyse, le métabolisme du glucose pour la génération d'ATP. De plus, elle stimule le foie à convertir l'excès de glucose en glycogène pour le stockage, et elle inhibe les enzymes impliquées dans la glycogénolyse et la néoglucogenèse. Enfin, l'insuline favorise la synthèse des triglycérides et des protéines. La sécrétion d'insuline est régulée par un mécanisme de rétroaction négative. À mesure que les niveaux de glucose dans le sang diminuent, la libération ultérieure d'insuline est inhibée. Les hormones pancréatiques sont résumées dans le Tableau 17.7.

Hormones du pancréas
Hormones associées Classe chimique Effet
Insuline (cellules bêta) Protéine Réduit les niveaux de glucose dans le sang
Glucagon (cellules alpha) Protéine Augmente les niveaux de glucose dans le sang
Somatostatine (cellules delta) Protéine Inhibe la libération d'insuline et de glucagon
Polypeptide pancréatique (cellules PP) Protéine Rôle dans l'appétit
Tableau 17.7

Troubles de...

Système endocrinien : Diabète sucré

Un dysfonctionnement de la production et de la sécrétion d'insuline, ainsi que de la réactivité des cellules cibles à l'insuline, peut entraîner une affection appelée diabète sucré. Maladie de plus en plus courante, le diabète sucré a été diagnostiqué chez plus de 18 millions d'adultes aux États-Unis et plus de 200 000 enfants. On estime que jusqu'à 7 millions d'adultes supplémentaires souffrent de cette affection mais n'ont pas été diagnostiqués. De plus, environ 79 millions de personnes aux États-Unis seraient atteintes de pré-diabète, une condition dans laquelle les niveaux de glucose dans le sang sont anormalement élevés, mais pas encore suffisamment pour être classés comme diabète.

Il existe deux formes principales de diabète sucré. Le diabète de type 1 est une maladie auto-immune affectant les cellules bêta du pancréas. Certains gènes sont reconnus pour augmenter la susceptibilité. Les cellules bêta des personnes atteintes de diabète de type 1 ne produisent pas d'insuline ; ainsi, de l'insuline synthétique doit être administrée par injection ou perfusion. Cette forme de diabète représente moins de cinq pour cent de tous les cas de diabète.

Le diabète de type 2 représente environ 95 pour cent de tous les cas. Il est acquis, et des facteurs liés au mode de vie tels qu'une mauvaise alimentation, l'inactivité et la présence de pré-diabète augmentent considérablement le risque d'une personne. Environ 80 à 90 pour cent des personnes atteintes de diabète de type 2 sont en surpoids ou obèses. Dans le diabète de type 2, les cellules deviennent résistantes aux effets de l'insuline. En réponse, le pancréas augmente sa sécrétion d'insuline, mais avec le temps, les cellules bêta s'épuisent. Dans de nombreux cas, le diabète de type 2 peut être inversé par une perte de poids modérée, une activité physique régulière et la consommation d'une alimentation saine ; cependant, si les niveaux de glucose dans le sang ne peuvent pas être contrôlés, la personne atteinte de diabète finira par nécessiter de l'insuline.

Deux des premières manifestations du diabète sont une miction excessive et une soif excessive. Elles démontrent comment les niveaux incontrôlés de glucose dans le sang affectent la fonction rénale. Les reins sont responsables de la filtration du glucose du sang. Un excès de glucose dans le sang attire l'eau dans l'urine, et par conséquent la personne élimine une quantité anormalement grande d'urine sucrée. L'utilisation de l'eau corporelle pour diluer l'urine laisse le corps déshydraté, et la personne a donc une soif inhabituelle et continue. La personne peut également ressentir une faim persistante car les cellules du corps sont incapables d'accéder au glucose dans la circulation sanguine.

Avec le temps, des niveaux de glucose constamment élevés dans le sang endommagent les tissus dans tout le corps, en particulier ceux des vaisseaux sanguins et des nerfs. L'inflammation et les lésions de la paroi des artères entraînent l'athérosclérose et un risque accru de crise cardiaque et d'accident vasculaire cérébral. Les dommages aux vaisseaux sanguins microscopiques du rein altèrent la fonction rénale et peuvent entraîner une insuffisance rénale. Les dommages aux vaisseaux sanguins qui irriguent les yeux peuvent entraîner la cécité. Les dommages aux vaisseaux sanguins réduisent également la circulation vers les membres, tandis que les dommages nerveux entraînent une perte de sensation, appelée neuropathie, en particulier dans les mains et les pieds. Ensemble, ces changements augmentent le risque de blessure, d'infection et de nécrose tissulaire, contribuant à un taux élevé d'amputations des orteils, du pied et de la partie inférieure de la jambe chez les personnes atteintes de diabète. Un diabète non contrôlé peut également entraîner une forme dangereuse d'acidose métabolique appelée acidocétose. Privées de glucose, les cellules dépendent de plus en plus des réserves de graisse comme carburant. Cependant, dans un état de carence en glucose, le foie est contraint d'utiliser une voie métabolique alternative des lipides qui entraîne une production accrue de corps cétoniques (ou cétones), qui sont acides. L'accumulation de cétones dans le sang provoque une acidocétose, qui — si elle n'est pas traitée — peut entraîner un « coma diabétique » potentiellement mortel. Ensemble, ces complications font du diabète la septième cause de décès aux États-Unis.

Le diabète est diagnostiqué lorsque les tests de laboratoire révèlent que les niveaux de glucose dans le sang sont supérieurs à la normale, une condition appelée hyperglycémie. Le traitement du diabète dépend du type, de la gravité de la condition et de la capacité du patient à modifier son mode de vie. Comme indiqué précédemment, une perte de poids modérée, une activité physique régulière et la consommation d'une alimentation saine peuvent réduire les niveaux de glucose dans le sang. Certains patients atteints de diabète de type 2 peuvent être incapables de contrôler leur maladie avec ces changements de mode de vie et nécessiteront des médicaments. Historiquement, le traitement de première ligne du diabète de type 2 était l'insuline. Les avancées de la recherche ont abouti à des options alternatives, y compris des médicaments qui améliorent la fonction pancréatique.

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