Insuline

La définition de l'insuline en biologie

L'insuline est l'une des principales hormones utilisées pour réguler les concentrations de glucose sanguin dans le corps humain. Elle agit de concert avec l'hormone glucagon pour maintenir l'homéostasie de la glycémie. Les deux hormones forment une boucle de rétroaction négative, l'insuline faisant baisser le taux de sucre dans le sang et le glucagon l'augmentant. La production alternée des deux hormones entraîne des fluctuations de la glycémie dans une fourchette relativement étroite de part et d'autre du niveau homéostatique idéal, qui se situe généralement entre 72 et 99 mg/dL chez les personnes en bonne santé et à jeun. Le rôle de l'insuline dans ce cycle est illustré dans la figure 1 ci-dessous.

Fonction de l'insuline

L'insuline a un large éventail de fonctions dans l'organisme, principalement centrées sur l'abaissement du taux de glucose dans le sang. Lorsque le pancréas détecte une augmentation de la concentration de glucose dans le sang, il commence à sécréter de l'insuline dans la circulation sanguine. Une fois dans le sang, l'insuline se lie à des récepteurs situés à la surface de plusieurs types de cellules, principalement les cellules adipeuses, musculaires et hépatiques. Ces récepteurs déclenchent alors une cascade de réactions chimiques qui ont pour effet d'éliminer le glucose du sang et de le stocker de différentes manières. Pour le stockage à court terme, le glucose est stocké sous forme de glycogène dans les cellules du foie et des muscles.

L'insuline provoque la formation du glycogène en déclenchant la liaison de la glycogénine aux molécules de glucose à l'aide de résidus de tyrosine. Ces chaînes sont ensuite allongées par la glycogène synthase, qui forme d'autres liaisons glycosidiques 1-4 entre les molécules de glucose. La ramification se produit lorsque l'enzyme de ramification du glycogène transfère une petite chaîne de l'extrémité du polymère de glucose à un point situé à mi-chemin d'une autre branche de glucose.

Le glycogène formé est alors soit utilisé localement, comme dans le cas des cellules musculaires, soit reconverti en glucose et relâché dans le sang lorsque la glycémie diminue, comme dans le cas du foie. Pour le stockage à long terme, l'insuline agit sur les cellules adipeuses. Elle y déclenche l'absorption du glucose, suivie de sa conversion en acides gras. Elle augmente également la vitesse à laquelle les acides gras sont transformés en triglycérides, la molécule de stockage à long terme utilisée dans les cellules adipeuses. L'action combinée de la synthèse du glycogène et des acides gras ramène le taux de glucose sanguin vers le niveau optimal de 72-99 mg/dL chez les personnes à jeun.

Production d'insuline

L'insuline est produite par les cellules bêta qui se trouvent dans l'îlot de Langerhans, la région du pancréas qui contient les cellules productrices d'hormones. L'insuline se forme en plusieurs étapes dans ces cellules.

L'insuline peut également être produite artificiellement grâce au génie génétique. Cela permet une production d'insuline plus efficace pour le traitement du diabète que la production à partir d'organes d'animaux. En extrayant le gène de l'insuline de l'ADN humain, puis en l'insérant dans une levure ou une bactérie, les scientifiques peuvent cultiver de grandes quantités de ces organismes, puis extraire et purifier l'insuline !

Sécrétion de l'insuline

Les vésicules d'insuline sont ensuite stockées dans les cellules bêta jusqu'à ce qu'on en ait besoin. Ces vésicules libèrent l'insuline dans le sang par exocytose. Le glucose pénètre dans la cellule et est converti en ATP, qui ferme alors les canaux K+^(potassium ) normalement ouverts dans la membrane. Cela provoque alors un changement de la charge de la membrane cellulaire, en ouvrant les canaux ^Ca+. L'afflux de calcium qui en résulte provoque la fusion des vésicules d'insuline avec la membrane cellulaire. Cette réaction s'arrête lorsque le taux de glucose diminue au point que la production d'ATP est insuffisante pour maintenir les canaux ^K+ fermés.

Structure de l'insuline

Avant de subir ses modifications post-traductionnelles, l'insuline est une protéine longue de 110 résidus aminés. Cependant, après l'élimination de diverses sections, sa forme sécrétée a une longueur de 51 résidus. Avant d'être sécrétée, l'insuline est stockée en paquets de six dans le granule, mais elle se divise en unités individuelles sous sa forme active lorsqu'elle est libérée des cellules bêta.

Maladies liées à l'insuline

L'insuline est impliquée dans de nombreuses maladies qui touchent l'homme et qui résultent soit d'une modification de la réponse de l'organisme à l'insuline, soit d'une modification de la production d'insuline. Ces maladies comprennent :

• le syndrome de résistance à l'insuline

• le diabète

• l'insulinome

• LE SOPK

Syndrome de résistance à l'insuline et symptômes

Le syndrome de résistance à l'insuline, également connu sous le nom de syndrome métabolique, est généralement considéré comme un précurseur de certaines formes de diabète, principalement de type 2. Alors que l'on pensait auparavant que c'était là l'étendue de ses effets, il a depuis été associé à de nombreuses autres maladies, notamment :

• l'hypertension

• l'hyperlipidémie

• la maladie du foie gras

• l'athérosclérose

Les mécanismes qui sous-tendent ce syndrome et son lien avec le diabète sont mal compris, mais on pense que des taux de glycémie constamment élevés entraînent une surproduction d'insuline. Au fil du temps, les cellules de l'organisme, en particulier les cellules hépatiques, adipeuses et musculaires, commencent à résister aux signaux de l'insuline ou à les ignorer, ce qui nécessite la libération de quantités de plus en plus importantes pour que la même baisse de la glycémie se produise.

Le diabète

Le diabète est un nom fourre-tout qui désigne toute une série d'affections, toutes centrées sur une élévation constante du taux de glucose dans le sang, mais les deux principales sont le diabète de type 1 et le diabète de type 2.

• Dans le cas du diabète de type 1, le système immunitaire de l'organisme attaque les cellules bêta du pancréas, les détruisant, ce qui diminue ou arrête la production d'insuline.

• Lediabète de type 2 est une continuation de la résistance à l'insuline, où les cellules deviennent si résistantes à l'insuline que la glycémie reste constamment élevée. Le taux d'insuline peut être augmenté, diminué ou normal, contrairement au diabète de type 1.

Le traitement varie entre les deux types, l'insuline étant toujours nécessaire pour le type 1, mais seulement parfois pour le type 2, car il peut aussi être géré par les changements de mode de vie mentionnés ci-dessus, associés à d'autres antidiabétiques oraux.

Insulinome

Un insulinome est une tumeur du pancréas formée à partir des cellules bêta, qui sécrètent l'insuline dans le sang, comme les cellules bêta normales. Les symptômes qui en découlent proviennent du fait que la sécrétion d'insuline de l'insulinome est déréglée, ne répondant pas correctement aux variations du taux d'insuline. Il en résulte des niveaux de glucose sanguin excessivement bas (hypoglycémie), ce qui peut entraîner une perte de conscience, des crises d'épilepsie et potentiellement la mort. La régulation correcte du taux de sucre dans le sang est généralement rétablie lors de l'opération chirurgicale visant à retirer la tumeur.

LE SOPK

Le SOPK ou syndrome des ovaires polykystiques est un syndrome dans lequel les niveaux d'hormones d'une femme sont désordonnés, ce qui entraîne la production de niveaux excessifs d'hormones mâles. Il se caractérise par des difficultés à tomber enceinte, l'absence de menstruations, une pilosité excessive, des crampes et bien d'autres problèmes. Le SOPK peut découler d'une résistance à l'insuline, les niveaux élevés d'insuline entraînant une production accrue de testostérone par les ovaires.