LA SANTÉ
Le contrôle des flux de glucose
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Exercice 1
La notion de boucle de régulation
Intérêt du sujet • Ce sujet vous donne l'occasion d'exposer la notion de boucle de régulation, omniprésente dans l'organisme, au travers de l'exemple de la glycémie.
À l'aide de vos connaissances et des documents, montrez que le maintien de la glycémie correspond à une boucle de régulation.
Votre exposé devra se terminer par un schéma.
Document 1Variation de la glycémie, de l'insulinémie et de la glucagonémie après un repas riche en glucose
Document 2Les éléments constitutifs d'une boucle de régulation
Les clés du sujet
Définissez les termes du sujet, dégagez une problématique et prévoyez un plan pour rédiger une introduction.
Présentez les rôles des différents organes de la boucle de régulation.
Rédigez une conclusion en ouvrant le sujet sur d'autres paramètres de l'organisme maintenus stables grâce à une boucle de régulation et proposez un schéma bilan.
Introduction
La glycémie est le taux de glucose dans le sang en g/L. Chez un individu normal, ses faibles variations tout au long de la journée (doc. 1) montrent qu'un système permet de la maintenir à une valeur constante : on parle de valeur de consigne (doc. 2).
Une boucle de régulation est un système permettant de maintenir stable cette valeur de consigne. Elle comprend, en biologie, différents organes (capteur, centre de commande, effecteurs) et des messagers (hormones, etc.).
En quoi le maintien de la glycémie fait-il intervenir tous les éléments constitutifs d'une boucle de régulation ?
Nous verrons dans un premier temps que, à la suite de la modification de la valeur de consigne, le pancréas fonctionne comme un organe « capteur ».
Il s'agira ensuite de voir qu'il constitue un « centre de commande » en élaborant un message en réponse à cette modification.
Pour terminer, nous montrerons comment le foie constitue « l'organe effecteur » de la boucle permettant de rétablir l'équilibre.
I. Les perturbations de la glycémie
Le maintien de la glycémie autour d'une valeur de consigne (entre 0,75 et 1,1 g∙L–1) est indispensable au bon fonctionnement de l'organisme. Le document 1 montre que des variations de la glycémie (liée à un repas, au sport, etc.) surviennent tout au long de la journée.
Le conseil de méthode
On peut illustrer le propos en reproduisant le schéma de l'évolution de la glycémie sur 24 heures.
Il peut s'agir d'une hyperglycémie (hausse de la glycémie) ; le document 1 montre que la glycémie augmente de 0,4 g∙L–1 après un repas. Il peut aussi s'agir d'une d'hypoglycémie (baisse de la glycémie) après un effort physique.
Le conseil de méthode
Présentez les différents organes de la régulation de la glycémie comme les éléments constitutifs d'une boucle de régulation.
Le document 2 montre que des perturbations de la valeur de consigne peuvent avoir lieu : elles correspondent dans ce cas à un excès ou à une baisse du taux de glucose dans le sang.
Le pancréas est l'organe capable de percevoir cette modification, car il possède des récepteurs qui vont transmettre l'information en réponse à la fixation ou non de glucose. Il constitue l'organe « capteur » de la boucle de régulation présentée dans le document 2.
II. Le rôle du pancréas et de ses hormones
Le pancréas sécrète des hormones grâce à des amas cellulaires nommés îlots de Langerhans. Ils sont composés de cellules α et β produisant respectivement l'insuline et le glucagon.
Le document 1 montre que l'insuline est sécrétée en réponse à une hyperglycémie (ici un repas) et est donc une hormone hypoglycémiante. Le glucagon est sécrété en réponse à une hypoglycémie et est donc une hormone hyperglycémiante. Le document 1 montre que sa concentration dans le sang baisse légèrement après un repas. En adaptant la sécrétion de l'une ou l'autre des hormones selon la nature de la perturbation, le pancréas constitue ainsi le « système de commande » de la boucle de régulation présentée dans le document 2.
III. Les organes effecteurs de la régulation de la glycémie
L'insuline exerce son action au niveau :
du foie, en stimulant la glycogénogenèse et en inhibant la glycogénolyse ; il constitue l'un des effecteurs principaux de la boucle de régulation ;
des muscles, en stimulant la dégradation du glucose et la synthèse de glycogène ;
du tissu adipeux, en inhibant l'hydrolyse des lipides qui seraient convertis en glucose.
Ainsi, l'insuline favorise l'utilisation et le stockage du glucose, réduit sa libération dans le sang, ce qui induit une réduction de la glycémie.
Le glucagon exerce son action uniquement au niveau du foie de façon inverse à l'insuline, en inhibant la glycogénogenèse et en stimulant la glycogénolyse. Ainsi, le glucagon empêche le stockage du glucose, augmente sa libération dans le sang, ce qui induit une hausse de la glycémie.
Conclusion
Le conseil de méthode
Réassociez chaque acteur de la glycémie aux éléments constitutifs d'une boucle de régulation et citez d'autres paramètres de l'organisme pouvant être maintenus stables grâce à une boucle de régulation.
En se référant au document 2, nous pouvons donc dire que le pancréas est l'organe « capteur » détectant une perturbation de la valeur de consigne. Il est aussi le « système de commande » sécrétant l'hormone devant corriger la perturbation.
Des organes « effecteurs » comme le foie répondent à ces hormones et assurent une correction de la perturbation. On peut dire que le contrôle de la glycémie fait intervenir tous les éléments constitutifs d'une boucle de régulation.
Dans l'organisme, d'autres paramètres tels que la température, le rythme cardiaque ou la pression artérielle sont maintenus à une valeur de consigne grâce une boucle de régulation.
