Origine d'un diabète de type 2

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Annales corrigées
Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Glycémie et diabète
Type : Pratique du raisonnement scientifique 2 | Année : 2016 | Académie : Nouvelle-Calédonie


Nouvelle-Calédonie • Novembre 2016

pratique du raisonnement scientifique

Exercice 2 • 5 points

Origine d’un diabète de type 2

Certains individus obèses développent un diabète de type 2.

À partir des documents et de l’utilisation des connaissances, expliquez l’origine d’un diabète de type 2 (DT2) chez les patients obèses.

document 1 Réponse à un test d’hyperglycémie chez des sujets sains et des sujets atteints du diabète de type 2

a. Glycémie d’un individu témoin et d’un individu atteint de DT2

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b. Insulinémie* d’un individu témoin et d’un individu atteint de DT2

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D’après De Fronzo, Cahier Nutrition Diététique, 36, hors-série 1, 2001

* Taux d’insuline dans le sang.

document 2 Étude des effets de l’insuline sur la capture du glucose

On connaît des souris mutantes qui présentent les caractéristiques suivantes : obésité, hyperglycémie chronique. Ces « souris obèses » constituent un modèle pour l’étude de ce diabète de type 2.

Chez les souris normales et les souris obèses modèles, on mesure la quantité de glucose entrant dans les cellules musculaires (glucose fixé sur les protéines musculaires qui le transportent dans les cellules) pour des concentrations croissantes d’insuline.

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D’après Le Marchand-Brustel Y., Médecine et sciences, vol. 3, 1987

document 3 Effet de l’insuline sur l’activité de l’enzyme, la glycogène synthétase

Chez les souris normales et les souris obèses modèles, on mesure l’activité de la glycogène synthétase des cellules musculaires en présence de concentrations croissantes d’insuline. Cette enzyme participe à la synthèse de glycogène à partir de glucose.

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D’après Le Marchand-Brustel Y., Médecine et sciences, vol. 3, 1987

document 4 Étude des récepteurs à insuline des souris

Les récepteurs à insuline sont extraits à partir de cellules musculaires squelettiques de souris normales ou obèses modèles. On mesure la capacité des récepteurs à se lier à l’insuline et leur activité suite à la fixation de cette hormone.

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D’après Le Marchand-Brustel Y., Médecine et sciences, vol. 3, 1987

Les clés du sujet

Comprendre le sujet

Le document 1 permet de fournir une réponse globale à la question posée sur l’origine du diabète de type 2 chez les personnes obèses. Il s’agit de l’insulinorésistance des organes cibles de l’insuline chez ces personnes. Les documents suivants vont permettre d’en préciser les causes.

Pour agir sur les cellules cibles, une hormone doit se lier en premier lieu à des récepteurs spécifiques présents dans ces cellules. Vous pouvez donc commencer par analyser le document 4, qui révèle des anomalies au niveau des récepteurs. Il faut alors envisager en quoi ces anomalies se répercutent sur le métabolisme des cellules cibles et donc sur leur capacité à soutirer du glucose au milieu intérieur (documents 2 et 3).

Si vous choisissez d’exploiter les documents suivant leur ordre de présentation, en conclusion, vous devrez mettre en évidence que c’est l’anomalie au niveau des récepteurs des cellules cibles chez les obèses qui entraîne les autres anomalies et donc le diabète de ces personnes.

Mobiliser ses connaissances

La régulation de la glycémie repose notamment sur les hormones pancréatiques, insuline et glucagon. Le diabète de type 2 s’explique par la perturbation de l’action de l’insuline.

Corrigé

Corrigé

Le diabète de type 2 est souvent lié à l’obésité. Les recherches chez des souris obèses diabétiques fournissent des informations permettant de préciser quels sont les dérèglements de la régulation de la glycémie responsables du diabète de type 2 chez certains patients obèses.

I. Glycémie et insulinémie chez des patients obèses atteint d’un diabète de type 2

À la suite d’une ingestion massive de glucose on constate :

d’après le document 1a, une glycémie moyenne 2,5 fois plus élevée chez le diabétique (250 mg/dL) que chez un témoin (110 mg/dL) ;

d’après le document 1b, une insulinémie moyenne deux fois plus élevée chez le diabétique (120 UA) que chez le non-diabétique (60 UA).

Cette hyperglycémie provoquée par l’ingestion massive de glucose est caractéristique d’un diabète.

Remarque

Chez tous les diabétiques de type 2, il y a une insulino­résistance mais, de plus, chez certains (diabète avancé) il y a un déficit de l’insulinosécrétion. Ce n’est pas le cas des diabétiques étudiés dans le sujet.

Le diabète de type 2 de ces patients n’est donc pas dû à une insuffisance de la sécrétion d’insuline à la suite d’une élévation de la glycémie provoquée par l’ingestion massive de glucose.

Si on admet que l’insuline produite par le diabétique est normale, cela signifie que les organes cibles de l’insuline (foie, muscles, tissu adipeux) répondent mal à l’action de cette hormone. On peut parler d’insulinorésistance chez ces diabétiques obèses.

II. Les anomalies des récepteurs à insuline des cellules musculaires des diabétiques obèses

Comme toute hormone, l’insuline agit d’abord sur ses cellules cibles en se fixant sur des récepteurs spécifiques, liaison qui déclenche la réponse des cellules cibles. On peut donc supposer qu’il existe des anomalies de ces récepteurs chez des patients obèses.

Info

Cette liaison déficiente peut résulter soit d’une réduction du nombre de récepteurs, soit d’une anomalie fonctionnelle des récepteurs qui fixent moins bien l’insuline.

Le document 4 permet de préciser les caractéristiques de ces récepteurs chez les souris obèses diabétiques par rapport aux souris normales.

Chez les souris obèses, la liaison de l’insuline à ces récepteurs n’est que de 80 % par rapport aux 100 % d’une souris normale.

Remarque

Si seule la liaison de l’insuline à ses récepteurs agissait, la diminution d’activité des récepteurs devrait être la même que la diminution de liaison, soit 20 % environ.

Le document 4 montre que l’activité des récepteurs à insuline est diminuée de moitié chez les souris obèses par rapport aux souris normales. Cette réduction de l’activité est nettement supérieure à la diminution de la liaison de l’insuline à ces récepteurs. Autrement dit, l’anomalie des récepteurs chez les souris obèses est double : diminution de la liaison à l’hormone d’une part, diminution de l’activité des récepteurs d’autre part.

L’activité normale des récepteurs à l’insuline doit retentir sur le métabolisme de la cellule musculaire, en particulier en contribuant à la baisse de la glycémie. Il faut donc envisager les mécanismes hypoglycémiants des cellules musculaires qui sont affectés par les anomalies des récepteurs chez les obèses diabétiques.

III. Les conséquences de l’altération des récepteurs à insuline des cellules musculaires

Le document 2 envisage la pénétration du glucose à l’intérieur de la cellule musculaire en fonction de la concentration d’insuline. Elle augmente chez les deux types de souris lorsque la concentration en insuline augmente. Autrement dit, sous l’action de l’insuline, la perméabilité au glucose des cellules musculaires augmente.

C’est un effet important de l’activité des récepteurs qui ont lié l’insuline.

Remarque

Le sujet évoque les transporteurs de glucose comme mécanisme permettant au glucose de pénétrer dans les cellules. On peut supposer que la liaison insuline-récepteur entraîne une augmentation du nombre de ces transporteurs membranaires.

La capture (pénétration) du glucose est, pour toutes les concentrations en insuline, inférieure chez les souris obèses. Les anomalies des récepteurs entraînent donc une diminution de la perméabilité au glucose sous l’action de l’insuline des cellules musculaires des souris obèses par rapport aux souris normales.

Remarque

La glycogène synthétase existe sous deux formes dans la cellule : une forme active et une forme inactive. Le pourcentage est celui de la forme active par rapport à la totalité de la quantité d’enzyme active et inactive.

Le document 3 montre que le pourcentage de la forme active de la glycogène synthétase augmente chez les souris normales (de 30 % elle passe à 50 %) lorsque la concentration en insuline augmente.

Il s’agit là d’un deuxième effet de l’activité du complexe récepteur-insuline.

Chez les souris obèses, l’augmentation de la forme active de l’enzyme en fonction de la concentration en insuline est beaucoup plus faible que chez les souris normales.

Or, la glycogène synthétase est une enzyme qui catalyse la synthèse de glycogène à partir du glucose.

L’altération des récepteurs à l’insuline a donc pour effet de diminuer la synthèse de glycogène à partir du glucose dans les cellules musculaires des souris obèses.

Conclusion : l’origine du diabète de type 2 chez les patients obèses

Appliquons à l’espèce humaine les informations fournies par l’étude du diabète des souris obèses modèles.

Le diabète de type 2 trouve son origine dans une altération des récepteurs à insuline des cellules des organes effecteurs de la régulation de la glycémie : muscles, peut-être foie et tissus adipeux.

Cette altération a pour conséquence de diminuer la pénétration du glucose dans les organes cibles sous l’action de l’insuline, et donc de diminuer la quantité de glucose soutiré au milieu intérieur, ce qui est un facteur d’hyperglycémie.

L’altération des récepteurs à l’insuline a également pour effet de diminuer la synthèse de glycogène à partir du glucose, au moins dans les cellules musculaires. Cela maintient une concentration forte de glucose dans ces cellules, ce qui ralentit la pénétration de celui-ci du milieu intérieur vers le milieu intracellulaire.

Directement ou indirectement, lors d’un apport de glucose d’origine alimentaire, l’altération des récepteurs à insuline des cellules cibles ralentit la pénétration du glucose dans ces cellules, provoquant ainsi l’hyperglycémie caractéristique du diabète.