À la fin de cette leçon, tu sauras :
- Décrire la sécrétion de l’insuline par les cellules β
- Identifier les cibles et les actions de l’insuline
- Comprendre comment l’insuline fait baisser la glycémie
- Mobiliser ces connaissances pour expliquer le diabète de type 1
1. Structure de l’insuline
L’insuline est une hormone protéique de petite taille :
- 2 chaînes peptidiques (A : 21 AA et B : 30 AA) reliées par 2 ponts disulfures
- ~51 acides aminés au total, ~5,8 kDa
- Première protéine entièrement séquencée (Sanger, 1955, Nobel 1958)
- Première hormone protéique entièrement synthétisée (1965)
- Première hormone produite par génie génétique (1982, dans E. coli)
2. Sécrétion de l’insuline : mécanisme
Quand la glycémie augmente (par exemple après un repas), les cellules β détectent cette élévation et libèrent l’insuline. Mécanisme moléculaire :
- Glucose entre dans la cellule β via GLUT2 (transporteur non saturable)
- Glucose métabolisé par glycolyse + respiration → production d\\\’ATP
- L\\\’ATP ferme les canaux K+ membranaires → dépolarisation
- Ouverture des canaux Ca²⁺ voltage-dépendants → entrée de Ca²⁺
- Ca²⁺ déclenche l\\\’exocytose des vésicules d\\\’insuline → libération dans le sang
Ce mécanisme couple intelligemment la concentration en glucose (information à transmettre) à la quantité d’insuline libérée. Plus la glycémie est haute, plus d’insuline est sécrétée.
3. Trois sécrétions distinctes
La sécrétion d’insuline a une dynamique précise :
- Sécrétion basale : faible mais continue, ~1 U/h en moyenne
- Pic précoce (1ʳᵉ phase) : libération rapide en quelques minutes après un repas (vésicules pré-formées)
- Pic tardif (2ᵉ phase) : libération soutenue tant que la glycémie reste élevée (nouvelle synthèse + libération)
Cette dynamique permet une réponse adaptée à la fois rapide (1ʳᵉ phase) et soutenue (2ᵉ phase). Les analogues d’insuline modernes essaient de reproduire ces deux phases.
4. Cibles de l’insuline
L’insuline agit sur de nombreuses cellules via ses récepteurs spécifiques. Trois cibles principales :
1) Foie (hépatocytes)
- Stimule la glycogénogenèse (synthèse de glycogène)
- Inhibe la glycogénolyse et la néoglucogenèse
- Stimule la lipogenèse (synthèse d\\\’acides gras)
- Le foie stocke ~100-120 g de glycogène (réserve principale pour la glycémie)
2) Muscles squelettiques
- Stimule la captation de glucose (insertion des transporteurs GLUT4 dans la membrane)
- Stimule la glycogénogenèse musculaire
- Les muscles stockent ~400 g de glycogène (réserve pour leur propre consommation, pas pour la glycémie sanguine)
3) Tissu adipeux
- Stimule la captation de glucose
- Stimule la lipogenèse (transformation du glucose en triglycérides)
- Inhibe la lipolyse (libération d\\\’acides gras dans le sang)
- Tissu adipeux : réserve énergétique principale du corps (~10-30 kg chez l\\\’adulte)
5. Bilan : pourquoi l’insuline fait baisser la glycémie
L’insuline fait baisser la glycémie par deux mécanismes complémentaires :
- Augmente la captation de glucose par les cellules (foie, muscles, tissu adipeux) → moins de glucose dans le sang
- Diminue la production hépatique de glucose (inhibe glycogénolyse et néoglucogenèse)
Effet global : glycémie qui descend rapidement après un repas. Sans insuline, la glycémie monterait indéfiniment et ne redescendrait pas.
6. Récepteur à l’insuline
Le récepteur à l’insuline est une protéine transmembranaire à activité tyrosine kinase. Quand l’insuline s’y fixe :
- Autophosphorylation du récepteur
- Cascade de signalisation intracellulaire (IRS, PI3K, Akt, etc.)
- Effets cellulaires : translocation de GLUT4 (muscle, tissu adipeux), activation/inhibition d’enzymes du métabolisme
Dans le diabète de type 2, cette signalisation est défaillante (insulinorésistance) malgré une insuline normale ou élevée.
7. Cinétique de l’insuline endogène
Après un repas :
- Pic de glycémie à ~60 min
- Pic d’insuline à ~30-60 min (avant ou en parallèle)
- Retour à la normale en 2-3 h
- Quantité totale sécrétée : ~30-40 U/jour chez un adulte normal
8. Diabète de type 1 : la démonstration par l’inverse
Dans le diabète de type 1, les cellules β sont détruites par auto-immunité → carence en insuline. Conséquences :
- Glycémie monte sans contrôle (hyperglycémie chronique)
- Pas de stockage de glucose → pas de glycogène
- Lipolyse incontrôlée → corps cétoniques → acidocétose diabétique (urgence vitale)
- Fonte musculaire (protéolyse pour fournir des acides aminés à la néoglucogenèse)
- Polyurie, polydipsie, polyphagie, perte de poids
Démontre par l’inverse l’importance absolue de l’insuline. Sans traitement, mort en quelques mois (rapide chez les enfants). Avec insulinothérapie : vie quasi normale.
9. Indice / cause / exemple — insuline
- Indice : baisse rapide de la glycémie après un repas grâce à la libération d’insuline
- Cause : insuline stimule la captation de glucose par cellules + inhibe la production hépatique
- Exemple : enfant DT1 sauvé par injection d’insuline (Banting-Best 1922) ; à l’inverse, sans insuline → décès rapide par acidocétose
Ce qu’il faut retenir
- L’insuline est une hormone protéique (51 AA, 2 chaînes), première séquencée (Sanger 1955)
- Sécrétion par cellules β : glucose entre → ATP ↑ → fermeture K+ → dépolarisation → Ca²⁺ entre → exocytose vésicules d\\\’insuline
- Trois sécrétions : basale, pic précoce, pic tardif après repas
- Trois cibles : foie (glycogénogenèse + inhibe production glucose), muscles (captation GLUT4 + glycogénogenèse), tissu adipeux (captation + lipogenèse)
- Double action hypoglycémiante : augmente captation + diminue production hépatique
- Récepteur à activité tyrosine kinase. Défaillance signalisation = insulinorésistance (DT2)
- DT1 = carence en insuline → acidocétose, urgence vitale. Démonstration par l’inverse.