Fonction endocrine du pancréas

Le pancréas est situé sur la paroi postérieure de la cavité abdominale, derrière l'estomac, au niveau des L1-L2, et s'étend du duodénum au hile de la rate. Il mesure environ 15 cm de long et pèse environ 100 g. Il possède une tête située dans la crosse du duodénum, un corps et une queue atteignant le hile de la rate et se trouvant rétropéritonéalement. L'apport sanguin au pancréas est assuré par l'artère splénique et l'artère mésentérique supérieure. Le sang veineux pénètre par les veines splénique et mésentérique supérieure. Le pancréas est innervé par les nerfs sympathiques et parasympathiques, dont les fibres terminales sont en contact avec la membrane cellulaire des cellules des îlots pancréatiques.

Le pancréas a des fonctions exocrines et endocrines. Cette dernière est assurée par les îlots de Langerhans, qui représentent environ 1 à 3 % de la masse de la glande (de 1 à 1,5 million). Leur diamètre est d'environ 150 µm. Un îlot contient de 80 à 200 cellules. Il en existe plusieurs types, selon leur capacité à sécréter des hormones polypeptidiques. Les cellules A produisent du glucagon, les cellules B de l'insuline et les cellules D de la somatostatine. Plusieurs cellules insulaires ont également été découvertes, censées produire le polypeptide interstitiel vasoactif (VIP), le peptide gastro-intestinal (GIP) et le polypeptide pancréatique. Les cellules B sont localisées au centre de l'îlot, les autres à sa périphérie. La majeure partie de la masse - 60 % des cellules - sont des cellules B, 25 % des cellules A, 10 % des cellules D et le reste - 5 % de la masse.

L'insuline est formée dans les lymphocytes B à partir de son précurseur, la proinsuline, synthétisée sur les ribosomes du réticulum endoplasmique rugueux. La proinsuline est constituée de trois chaînes peptidiques (A, B et C). Les chaînes A et B sont reliées par des ponts disulfures, et le peptide C les relie. Le poids moléculaire de la proinsuline est de 9 000 daltons. La proinsuline synthétisée pénètre dans l'appareil de Golgi, où elle est décomposée par des enzymes protéolytiques en une molécule de peptide C de 3 000 daltons et une molécule d'insuline de 6 000 daltons. La chaîne A de l'insuline est composée de 21 résidus d'acides aminés, la chaîne B de 30 et le peptide C de 27 à 33. Le précurseur de la proinsuline lors de sa biosynthèse est la préproinsuline. Elle se distingue de la préproinsuline par la présence d'une autre chaîne peptidique composée de 23 acides aminés, fixée à l'extrémité libre de la chaîne B. Le poids moléculaire de la préproinsuline est de 11 500 daltons. Elle se transforme rapidement en proinsuline sur les polysomes. Depuis l'appareil de Golgi (complexe lamellaire), l'insuline, le peptide C et une partie de la proinsuline pénètrent dans les vésicules, où la préproinsuline se lie au zinc et se dépose à l'état cristallin. Sous l'influence de divers stimuli, les vésicules migrent vers la membrane cytoplasmique et libèrent l'insuline sous forme dissoute dans l'espace précapillaire par érythrocytose.

Le glucose est le principal stimulant de sa sécrétion, qui interagit avec les récepteurs de la membrane cytoplasmique. La réponse de l'insuline à son effet est biphasique: la première phase, rapide, correspond à la libération des réserves d'insuline synthétisée (1er pool), la seconde, lente, caractérise la vitesse de sa synthèse (2e pool). Le signal de l'enzyme cytoplasmique, l'adénylate cyclase, est transmis au système AMPc, mobilisant le calcium mitochondrial, qui participe à la libération d'insuline. Outre le glucose, les acides aminés (arginine, leucine), le glucagon, la gastrine, la sécrétine, la pancréozymine, le polypeptide inhibiteur gastrique, la neurotensine, la bombésine, les sulfamides, les bêta-stimulants, les glucocorticoïdes, la STH et l'ACTH stimulent la libération et la sécrétion d'insuline. L'hypoglycémie, la somatostatine, l'acide nicotinique, le diazoxide, la stimulation alpha-adrénergique, la phénytoïne et les phénothiazines suppriment la sécrétion et la libération d'insuline.

L'insuline présente dans le sang est libre (insuline immunoréactive, IRI) et liée aux protéines plasmatiques. La dégradation de l'insuline se produit dans le foie (jusqu'à 80 %), les reins et le tissu adipeux sous l'influence de la glutathion transférase et de la glutathion réductase (dans le foie), de l'insulinase (dans les reins) et des enzymes protéolytiques (dans le tissu adipeux). La proinsuline et le peptide C sont également dégradés dans le foie, mais beaucoup plus lentement.

L'insuline a de multiples effets sur les tissus insulino-dépendants (foie, muscles, tissu adipeux). Elle n'a aucun effet direct sur les tissus rénaux et nerveux, le cristallin et les érythrocytes. L'insuline est une hormone anabolique qui stimule la synthèse des glucides, des protéines, des acides nucléiques et des lipides. Son effet sur le métabolisme des glucides se traduit par une augmentation du transport du glucose dans les cellules des tissus insulino-dépendants, une stimulation de la synthèse du glycogène dans le foie et une inhibition de la gluconéogenèse et de la glycogénolyse, ce qui entraîne une baisse de la glycémie. L'effet de l'insuline sur le métabolisme des protéines se traduit par une stimulation du transport des acides aminés à travers la membrane cytoplasmique des cellules, la synthèse des protéines et l'inhibition de leur dégradation. Sa participation au métabolisme des graisses se caractérise par l'inclusion d'acides gras dans les triglycérides du tissu adipeux, la stimulation de la synthèse des lipides et l'inhibition de la lipolyse.

L'effet biologique de l'insuline est dû à sa capacité à se lier à des récepteurs spécifiques de la membrane cytoplasmique cellulaire. Après liaison, le signal est transmis par une enzyme intégrée à la membrane cellulaire – l'adénylate cyclase – au système AMPc, qui, avec la participation du calcium et du magnésium, régule la synthèse des protéines et l'utilisation du glucose.

La concentration basale d'insuline, déterminée par radio-immunologie, est de 15 à 20 μU/ml chez les individus sains. Après une dose orale de glucose (100 g), son taux augmente de 5 à 10 fois par rapport au taux initial après 1 heure. Le taux de sécrétion d'insuline à jeun est de 0,5 à 1 U/h, et après un repas, il augmente à 2,5 à 5 U/h. La sécrétion d'insuline est augmentée par la stimulation parasympathique et diminuée par la stimulation sympathique.

Le glucagon est un polypeptide monocaténaire d'un poids moléculaire de 3 485 daltons. Il est composé de 29 acides aminés. Il est décomposé dans l'organisme par des enzymes protéolytiques. La sécrétion de glucagon est régulée par le glucose, les acides aminés, les hormones gastro-intestinales et le système nerveux sympathique. Elle est favorisée par l'hypoglycémie, l'arginine, les hormones gastro-intestinales, notamment la pancréozymine, les facteurs stimulant le système nerveux sympathique (activité physique, etc.) et une diminution des taux sanguins d'acides gras libres.

La production de glucagon est inhibée par la somatostatine, l'hyperglycémie et l'augmentation des taux d'acides gras libres dans le sang. La concentration sanguine en glucagon augmente en cas de diabète sucré décompensé et de glucagonome. La demi-vie du glucagon est de 10 minutes. Il est inactivé principalement dans le foie et les reins par division en fragments inactifs sous l'influence des enzymes carboxypeptidase, trypsine, chymotrypsine, etc.

Le principal mécanisme d'action du glucagon est caractérisé par une augmentation de la production de glucose par le foie, en stimulant sa dégradation et en activant la gluconéogenèse. Le glucagon se lie aux récepteurs membranaires des hépatocytes et active l'enzyme adénylate cyclase, qui stimule la formation d'AMPc. Cela entraîne l'accumulation de la forme active de la phosphorylase, qui participe à la gluconéogenèse. De plus, la formation d'enzymes glycolytiques clés est inhibée et la libération d'enzymes impliquées dans la gluconéogenèse est stimulée. Le tissu adipeux est un autre tissu dépendant du glucagon. En se liant aux récepteurs des adipocytes, le glucagon favorise l'hydrolyse des triglycérides avec formation de glycérol et d'acides gras libres. Cet effet est obtenu par la stimulation de l'AMPc et l'activation de la lipase hormono-sensible. L'augmentation de la lipolyse s'accompagne d'une augmentation des acides gras libres dans le sang, de leur inclusion dans le foie et de la formation d'acides cétoniques. Le glucagon stimule la glycogénolyse du muscle cardiaque, ce qui augmente le débit cardiaque, dilate les artérioles et réduit la résistance périphérique totale, diminue l'agrégation plaquettaire, la sécrétion de gastrine, de pancréozymine et d'enzymes pancréatiques. La formation d'insuline, d'hormone somatotrope, de calcitonine, de catécholamines et l'excrétion urinaire de liquides et d'électrolytes augmentent sous l'influence du glucagon. Son taux plasmatique basal est de 50 à 70 pg/ml. Après la consommation d'aliments protéinés, pendant le jeûne, en cas d'hépatopathie chronique, d'insuffisance rénale chronique et de glucagonome, la teneur en glucagon augmente.

La somatostatine est un tétradécapeptide d'un poids moléculaire de 1 600 daltons, composé de 13 résidus d'acides aminés et d'un pont disulfure. La somatostatine a d'abord été découverte dans l'hypothalamus antérieur, puis dans les terminaisons nerveuses, les vésicules synaptiques, le pancréas, le tube digestif, la thyroïde et la rétine. La plus grande quantité de cette hormone est produite dans l'hypothalamus antérieur et les cellules D du pancréas. Le rôle biologique de la somatostatine est de supprimer la sécrétion de l'hormone somatotrope, de l'ACTH, de la TSH, de la gastrine, du glucagon, de l'insuline, de la rénine, de la sécrétine, du peptide gastrique vasoactif (VGP), du suc gastrique, des enzymes pancréatiques et des électrolytes. Elle réduit l'absorption du xylose, la contractilité de la vésicule biliaire, le flux sanguin dans les organes internes (de 30 à 40 %), le péristaltisme intestinal, et réduit également la libération d'acétylcholine par les terminaisons nerveuses et l'excitabilité électrique des nerfs. La demi-vie de la somatostatine administrée par voie parentérale est de 1 à 2 minutes, ce qui permet de la considérer comme une hormone et un neurotransmetteur. De nombreux effets de la somatostatine découlent de son influence sur les organes et tissus mentionnés ci-dessus. Le mécanisme de son action au niveau cellulaire reste encore mal compris. La concentration plasmatique de somatostatine chez les personnes en bonne santé est de 10 à 25 pg/l et augmente chez les patients atteints de diabète de type I, d'acromégalie et de tumeur pancréatique à cellules D (somatostatinome).

Rôle de l'insuline, du glucagon et de la somatostatine dans l'homéostasie. L'insuline et le glucagon jouent un rôle essentiel dans l'équilibre énergétique de l'organisme, le maintenant à un certain niveau dans différents états. Pendant le jeûne, le taux d'insuline dans le sang diminue et celui de glucagon augmente, en particulier du 3e au 5e jour de jeûne (environ 3 à 5 fois). L'augmentation de la sécrétion de glucagon entraîne une dégradation accrue des protéines musculaires et accélère la gluconéogenèse, qui contribue à reconstituer les réserves de glycogène dans le foie. Ainsi, un taux constant de glucose dans le sang, nécessaire au fonctionnement du cerveau, des érythrocytes et de la médullaire rénale, est maintenu en stimulant la gluconéogenèse et la glycogénolyse, en inhibant l'utilisation du glucose par d'autres tissus sous l'effet de l'augmentation de la sécrétion de glucagon et en réduisant la consommation de glucose par les tissus insulino-dépendants suite à la diminution de la production d'insuline. Au cours de la journée, le tissu cérébral absorbe entre 100 et 150 g de glucose. L'hyperproduction de glucagon stimule la lipolyse, ce qui augmente le taux d'acides gras libres dans le sang, utilisés par le cœur, les autres muscles, le foie et les reins comme source d'énergie. Lors d'un jeûne prolongé, les cétoacides formés dans le foie deviennent également une source d'énergie. Lors d'un jeûne naturel (nuit) ou de longues pauses alimentaires (6 à 12 heures), les besoins énergétiques des tissus insulino-dépendants sont couverts par les acides gras formés lors de la lipolyse.

Après un repas (glucides), on observe une augmentation rapide du taux d'insuline et une diminution du taux de glucagon dans le sang. La première accélère la synthèse du glycogène et l'utilisation du glucose par les tissus insulinodépendants. Les aliments protéinés (par exemple, 200 g de viande) stimulent une forte augmentation de la concentration de glucagon dans le sang (de 50 à 100 %) et une légère augmentation de l'insuline, ce qui contribue à une accélération de la gluconéogenèse et à une augmentation de la production de glucose par le foie.

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