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Exploration du métabolisme glucidique Aissam EL MAATAOUI Clinical Chemistry 1- INTRODUCTION 2  Le glucose est un substrat énergétique essentiel pour notre organisme, l’origine du glucose est exogène et endogènes La glycémie est la concentra...

Exploration du métabolisme glucidique Aissam EL MAATAOUI Clinical Chemistry 1- INTRODUCTION 2  Le glucose est un substrat énergétique essentiel pour notre organisme, l’origine du glucose est exogène et endogènes La glycémie est la concentration du glucose dans le sang. 3 2- ORIGINES DU GLUCOSE 4 1. Origine exogène: L'alimentation humaine comporte un apport en glucides qui représente environ 50 % de la ration énergétique, soit un apport moyen de 200 à 300 g/jour. Le glucose en tant que nutriment nécessite des perméases et des transporteurs spécifiques (GLUT) 5 Transporteurs de glucose : Les transporteurs réalisant un symport Na+ / Glucose (SGLT) ❖ Dans l'épithélium digestif et le tubule rénal (néphron) ❖ Utilisent un gradient transmembranaire de Na+ pour faire pénétrer spécifiquement le glucose dans la cellule. 6 Transporteurs de glucose : Les transporteurs réalisant un transport facilité du glucose (GLUT) ❖ 11 isoformes caractérisées (GLUT1 à GLUT12) ❖ Ces transporteurs diffèrent en termes de distribution cellulaire, de caractéristiques cinétiques et de spécificité relative aux hexoses transportés. 7  GLUT1-GLUT3 GLUT2 GLUT4 GLUT5 Ubiquitaire Foie, pancréas (β- Intestin grêle, Localisation GR, neurones et Muscles striés, cœur, fibroblastes cells), Reins, intestin Reins , Cerveau, tissulaire tissus adipeux Adipocytes grêle Affinité pour Moyennes Faible Forte Faible le glucose Non insulino- Réponse à dépendant Non Insulinodépendant l’insuline Glut1 légèrement insulinodépendant sensible Transporteur de Entrée basale du Actif en post Fructose Rôle glucose en toutes prandiale circonstances Transporte gluc et gal 8 Absorption digestive du glucose SGLT1:. pôle apical ( bordure en brosse). Symport 1 Glu pour 2 Na.transport actif: concentrer le glucose dans la cellule. GLUT2:. Pôle basolatéral. Transport passif ( facilité) 9 Sécrétion d'insuline en réponse à l'augmentation de la glycémie. Hyperglycémie( sang portal) → entrée du Glu via GLUT2 → action de la GK → Glu-6-P → Glycolyse+ cycle de Krebs → ATP → fermeture du canal K+ → dépolarisation de la MP → ouverture des canaux Ca voltage- dépendant → entrée massive du Ca → sécrétion d’insuline (exocytose). 10  Origine endogène À partir des glucides La glycogénolyse se déroulant au niveau du foie et du muscle. Les autres hexoses Bien qu’apportés par l’alimentation, il est rare qu’ils soient utilisés comme tels et tendent à être transformés en glucose au niveau du foie. 11  Les autres substrats La néoglucogenèse ❖à partir du glycérol et des acides aminés glucoformateurs. ❖à partir du pyruvate et du lactate. ❖90% de la néoglucogenèse est assuré par le foie, 10% par les reins. 12 3- RÉGULATION DE LA GLYCÉMIE 13  Hormone hypoglycémiante L’insuline Protéine de 51 AA. 2 chaines peptidiques A et B de 21 et 30 AA unies par 2 pont S-S. Synthétisée sous forme de précurseur de 84 aa: pro insuline. Stockée sous cette forme dans l’appareil de Golgi. Après stimulation des cellules β de Langerhans, la pro- insuline est hydrolysée en insuline + peptide C. Insuline et peptide C sont sécrétés en quantité équimolaire, ½ vie de l’insuline: 5 à 10 mn, ½ vie du peptide C: 20 à 30 mn 14  INSULINE PROINSULINE 15 16 Hormone hypoglycémiante Mécanisme d’action de l’insuline Augmente Diminue Captation cellulaire du glucose Néoglucogenèse Synthèse de glycogène Glycogénolyse Synthèse protéique Cétogenèse Synthèse des AG et TG Lipolyse Protéolyse Le peptide C n’a pas d’activité biologique. L’insuline est dégradé par le foie, le peptide C éliminé par le rein. 17 Hormones hyperglycémiantes Glucagon ❖ Hormone hyperglycémiante ++++ ❖ Polypeptide de 29 AA ❖ Sécrété par les cellules α des ilots de Langerhans ❖ Favorise la glycogénolyse et la néoglucogenèse hépatique ❖ Augmente la cétogenèse et la lipolyse. 18 Hormones hyperglycémiantes Cortisol ❖ Stéroïde sécrété par le cortex surrénalien ❖ Augmente la néoglucogenèse au dépend des protéines Adrénaline ❖ Mécanisme d’urgence (baisse rapide) ❖ Favorise la glycogénolyse et la lipolyse ❖ Inhibe l’entrée du glucose dans les tissus périphériques. 19 Hormones hyperglycémiantes Hormone de croissance GH ❖ Diminue la pénétration du glucose dans les cellules. Les hormones thyroïdiennes ❖ Augmente l’entrée du glucose intestinal dans la circulation. ❖ Possède une action hyperglycémiante limitée. 20 Nota bene: Somatostatine est une hormone sécrétée en grandes quantités par les cellules D des ilots de Langerhans. Considérée comme poison à hormone, car elle inhibe la sécrétion notamment de l’insuline, du glucagon et de la GH. Par conséquent, elle intervient aussi dans le métabolisme glucidique. On l’utilise dans le traitement de certaines tumeurs productrices d’hormones. 21  RÔLE DU REIN DANS LA REGULATION Le seuil rénal de réabsorption rénale est de 1,8g/L 22 23 4- LES HYPERGLYCEMIES CHRONIQUES 4.1. Diabète de type 1 4.2. Diabète de type 2 4.3. Diabètes secondaires: 4.4. Diabète gestationnel 4.5. Intolérance au glucose 24 Diabète sucré ❖Le diabète représente un groupe hétérogène de maladies métaboliques caractérisées par de l’hyperglycémie chronique. ❖La cause en est généralement un manque absolu ou relatif d’insuline. ❖Il associe une polyurie, polydipsie, polyphagie et une glycosurie (d’où le nom de diabète mellitus). 25 26 Estimations et projections de la prévalence mondiale du diabète dans la tranche d’âge de 20 à 79 ans (en millions) 27 4.1. Diabète type 1 ▪ Diabète insulino-dépendant ▪ Touche surtout le sujet jeune (avant 30 ans) ▪ De survenue brutale ▪ Polyurie, polydipsie, amaigrissement rapide malgré un appétit vorace et une asthénie constante. ▪ Chez l’adulte, le DT1 se présente sous une forme à évolution lente appelé LADA(Latent Autoimmune Diabetes in Adults). C’est diabète similaire au diabète de type 2 mais s’en distinguant par la présence d’un ou plusieurs anticorps autoimmuns 28 29 À ces signes cliniques sont associés: une glycosurie intense, jusqu’à 100 mg/jr une hyperglycémie qui dépasse les 15mmol/l (2.7g/l) une acidose qui peut entrainer rapidement la mort Etiologies Le diabète type 1 est causé par un manque absolu d’insuline. L’examen histologique démontre une disparition presque complète des cellules β de Langerhans. Celle-ci commence plusieurs années avant l’apparition de l’hyperglycémie, et les symptômes n’apparaissent que lorsque 80% des cellules sont détruites. 30 Il est admis que le diabète type 1 est de cause auto-immune chez des sujets génétiquement prédisposés. Durant la phase de destruction, le plasma renferme des Ac dirigés contre des composants naturels des îlots de Langerhans: Les Ac anti-îlots, Ac réagit avec une protéine de MM 64000 et qui n’est présente que dans la membrane des cellules β. Ac anti-insuline, présents chez les diabétiques au début de la maladie, avant tout traitement insulinique. AC anti GAD (Auto-anticorps anti décarboxylase de l’acide glutamique), Les IA-2 (auto-anticorps anti-tyrosine phosphatase), Les Anti-ZnT8 (auto-anticorps anti-transporteur de zinc 8) 31 4.2. Diabète type 2 Non insulino-dépendant Évolution progressive Symptômes peu évocateurs, découvert le plus souvent fortuitement lors d’un bilan biologique 80% des cas de diabète Touche les sujets de plus de 40 ans, davantage les femmes que les hommes; Obésité constitue un facteur de risque. 32 4.2. Diabète type 2 Etiologies Causé à la fois par: *Une résistance de l’organisme à l’action de l’insuline; *Une diminution du pouvoir sécréteur du pancréas. Dans la majorité des cas, le trouble réside dans l’incapacité des tissus périphériques à répondre de façon adéquate à une stimulation par l’insuline. Il a une origine génétique, dans la mesure où un sujet dont l’un des parents est diabétique, a un plus de chance d’avoir un diabète. 33 34 4.3. Diabète de la maturité survenant chez le jeune MODY(Maturity Onset Diabetes Of the Young) ❖ Il s’agit de déficit monogénique, à transmission autosomale dominante. ❖ Les mutations les plus fréquentes concernent le gène de la glucokinase. ❖ Cet enzyme agit comme un détecteur du glucose au niveau des cellules β pancréatiques, et donc un élément clé de la régulation de l’insulino sécrétion. 35 36 4.4. Diabètes secondaires Dans 5% des cas, le diabète est secondaire à une maladie bien définie, impliquant un trouble de la glycorégulation. Altération du pancréas Pancréatite Cancer Ablation chirurgicale Hémochromatose Fibrose kystique Désordres hormonaux Acromégalie Syndrome de Cushing Phéochromocytome Maladie de Basedow Glucagonome Troubles hépatiques Hépatites infectieuses ou toxiques Cirrhose Cancer Troubles du SNC Traumatisme Tumeur Maladie infectieuse Médicaments Diurétiques thiazidiques, β-bloquants, 37 4.5. Diabète gestationnel l’intolérance au glucose ou bien l’hyperglycémie est découverte pour la 1ère fois au cours de la grossesse: Il peut s’agir d’un diabète type 2 découvert fortuitement au cours de la grossesse, et qui persistera après l’accouchement. Le risque de malformations congénitales est réel. 38  4.5. Diabète gestationnel Il peut s’agir d’un diabète gravidique « vrai », qui apparait vers la 26ème semaine de gestation, correspondant à la sécrétion d’HPL (hormone placentaire lactogène) responsable de l’insulinorésistance. Ce type de diabète disparait après l’accouchement. Le risque de malformations est écarté car l’organogénèse est terminée après la 26ème semaine de grossesse. Dans son ensemble, 60% des femmes ayant fait un diabète gestationnel deviennent diabétiques dans les 16 années qui suivent. 39 5. MARQUEURS DE DIAGNOSTIC DU DIABÈTE 40 Glucose 41 La partie pré-analytique La glycolyse se poursuit in vitro Il convient de séparer le plasma des érythrocytes et des leucocytes dans l’heure qui suit le prélèvement Il est préférable de réaliser la glycémie sur plasma et non sur sérum car la glycémie baisse de 0,6 mmol/l/h au moment de la formation du caillot, L’action anti-glycolytique des monoiodo-acétate et du fluorure de sodium ne se manifeste qu’après la deuxième heure, permettant ainsi la stabilisation de la glycémie et la conservation jusqu’à une semaine à +4°C 42  Partie analytique Glucose oxydase - Peroxydase Glucose Acide gluconique + H2O2 GOD Chromogène réduit incolore Peroxydase Chromogène oxydé coloré H2O DO à 510 nm 43  Hexokinase - G-6-PDéshydrogénase Hexokinase Glucose Glucose-6Phosphate ATP ADP NADP+ G6PDH NADPH,H+ Augmentation de DO à 340 nm 6P-Gluconate 44 Valeurs de références ❖ Glycémie à jeun ❖ GOD/POD: 0,75 à 1,10 g/l ❖ HK/G6PDH: 0,70 à 1,05 g/l ❖ Urines (Glycosurie) ❖ Néant (zéro) ❖ Glycorachie ❖ 2/3 de la glycémie (elle est abaissée dans les méningites bactériennes) 45  Hyperglycémie par voie orale HGPO ❖ Le patient doit suivre un régime normoglycémique apportant 150 à 200 g de glucides les trois jours précédant l’épreuve ❖ arrêter toute thérapeutique pouvant influencer le test ❖ Ne pas changer le rythme physique ❖ Attendre au moins 3 jours après les règles 46  Hyperglycémie par voie orale HGPO Recommandé par l’OMS N’est pas recommandé par l’HAS L’épreuve commence entre 8h et 9h du matin Le patient doit rester allongé, au calme et sans fumer Dose: 75 g de glucose dans 300 ml d’eau chez l’adulte 1,75 g/Kg de poids (sans dépasser 75g) chez l’enfant Prélèvements: à t0 puis toutes les 30 min jusqu’à 3 heures Sujet normal: G0 < 1,10 g/l Gmax = G0 + 50% (flèche glycémique à 60 min) et G à 120 min < 1,40 g/l Valeurs seuils: G0 > 1,26 g/l ou G à 2 h > 2 g/l 47 Protéines glyquées 48  La glycation, réaction initialement décrite par L.C.Maillard en 1912, Réaction chimique survenant in vitro et in vivo entre la fonction aldéhyde d'un ose et une fonction amine libre et accessible d'une protéine: Hémoglobine Hb glyquées (HbA1c) Protéines plasmatiques Cétosamines 49  Réaction de glycation Non enzymatique, se fait en deux étapes 50 51 52  Dosage des Hb glyquées Chromatographie d’affinité: grâce au groupement cis-diol du glucose qui a une affinité chimique pour le boronate +++++ Chromatographie d’échange de cations ou électrophorèse: glucose fixé sur l’extrémité N terminale de l’hémoglobine modification de la charge de l’Hb qui permet sa séparation. Méthodes immunochimiques: Ac anti chaîne  ayant fixée le glucose →HbA1c 53 54  Chromatographie d’affinité: principe 1) Elution par un tampon qui élimine l’Hb non glyquée 2) Elution par une solution de sorbitol permet de récupérer l’Hb glyquée Dosage spectrophotométrique puis Calcul du pourcentage 55 56 57 58  Test Fructosamines Correspond aux protéines plasmatiques glyquées, mesurées par une méthode colorimétrique non spécifique. Principale protéine = Albumine Intérêt clinique limité pour ce marqueur car sa demi-vie est courte, il reflète les moyennes glycémiques des 2 à 3 semaines précédent le dosage 59  Test Fructosamines Intérêts du test fructosamines ◦ Dans le diabète gestationnel: ce marqueur à cinétique rapide retrouve tout son intérêt car le clinicien a besoin d‘équilibrer rapidement sa patiente. ◦ Chez les sujets diabétiques ayant une hémoglobinopathie qui rend l’interprétation de l’HbA1c difficile ou impossible. 60 Test Fructosamines 61 Autres marqueurs 62 Dosage de l’insuline Plasma ou sérum Prélèvements hémolysé doit être écarté car les GR contiennent une enzyme dégradant de manière spécifique l’insuline Dosage concomitant de la glycémie afin de pouvoir interpréter les résultats Attention aux anticorps anti-insuline L’insuline est stable dans le sang total pendant 24h à 20°C et jusqu’à une semaine à 4°C. Dans le plasma l’insuline est stable 3 jours à 20°C Méthode immunochimique un jeûne de 12 heures Permet de faire la différence entre le type 1 et le type 2. Valeurs normales: 2 à 25 µu/ml. 63 Dosage du peptide C Méthode immunochimique Jeun de 12h Meilleur indicateur de la l’intégrité des cellules β. En cas d’insulinome: insuline  peptide C  En cas d’insuline iatrogène: insuline  peptide C  64  Les états d’hyperglycémie Critères diagnostiques du diabète ❖ Glycémie à jeun  1,26g/l à 2 reprises (OMS) ❖ Glycémie à n’importe quel moment de la journée  2g/l ❖ Glycémie post charge (2h après absorption de 75g de glucose)  2g/l ❖ HbA1c  6,5% Intolérance aux hydrates de carbone ❖ Glycémie à jeun entre 1,15 et 1,25 g/l avec Gpp (glycémie post prandiale: prélèvement 1h30 à 2h après le repas) entre1,4 et 2g/l (Si Gpp< 1,4g/l on parle d’hyperglycémie à jeun non diabétique). ❖ HbA1c entre 5,7% et 6,4% 65 3- Les états d’hyperglycémie (suite) (post charge) Diabète Normal Intolérance au glucose Hyperglycémie à jeun 66 67  Cas particulier du diabète gestationnel (24ème et la 28ème Semaine d’aménorrhée) Découvert au cours de la grossesse N'exclut pas que soit apparu avant la grossesse Dépistage chez des cas à risque Diagnostic important car s'accompagne d'une augmentation de la morbidité périnatale Refaire les tests un à deux mois après accouchement 68 69 5- SUIVI BIOLOGIQUE DU DIABÈTE 70  Surveillance clinique: après traitement (insulinothérapie ou antidiabétiques oraux) on note la disparition des signes cliniques: INSUFFISANT Autosurveillance: surtout diabète insulino-réquérant: adaptation du traitement Glycosurie et cétonurie: bandelettes Glycémies capillaires: lecteurs glycémie (Glucometer, ACCU-CHEK…) Surveillance biologique par le laboratoire +++ 71 Surveillance biologique par le laboratoire Glycémie à Jeun (surtout diabète type 1) Cycles glycémiques (ajustement thérapeutique dans diabète type 1) Glycémie post prandiale Glucosurie de 24 heures (surtout diabète type 1) Cétonurie (surtout diabète type 1) Protéines glyquées (HbA1c, Fructosamine) Microalbuminurie (prévention des atteintes rénales) Bilan lipidique (prévention cardiovasculaire) 72 Surveillance biologique par le laboratoire Objectifs GAJ Gpp HbA1c Selon l’ADA 0,8 à 1,2 g/l < 1,8 g/l < 7% Selon AACE < 1,1 g/l < 1,4 g/l < 6,5% 73 6- COMPLICATIONS DU DIABETE 74 URGENCE THERAPEUTIQUE DIFFERENTE SELON LE CAS  Coma hypoglycémiant:: jusqu'à preuve du contraire un coma survenant chez un diabétique doit être considéré comme coma hypoglycémique et traité comme tel en attendant la confirmation biologique.  Coma acidocétosique: chez les deux types de diabète surtout le diabète de type 1  Coma hyperosmolaire: chez le diabétique de type 2 âgé  Acidose lactique: moins fréquent 75 76  Coma acidocétosique  Circonstances: stress, traumatisme, infections (sécrétion adrénaline, cortisol, glucagon et insuffisance en insuline)  Avant Coma: signes de déséquilibre (polyurie, polydipsie, glycosurie, acétonurie…)  ox Acides Gras (lipolyse++) Acétyl-CoA +++ Cétogénèse  OH butyrate Acétoacétate Acétone Genèse des Corps cétoniques 77  Coma acidocétosique Cétose +++ Acidose: Compensée (pH Normal et HCO3 ) puis décompensée (pH  et HCO3 ) → polypnée → Hyperventilation (Odeur) Déshydratation: intra puis extracellulaire avec fuite rénale des électrolytes. →  des PT et de l’Ht Troubles de la conscience puis coma Insuffisance rénale fonctionnelle:  de l’urée 78  Coma hyperosmolaire Grave, Survient chez les DT2 au cours de certaines pathologies (infections…) ou de traitements (diurétiques, corticoïdes…)  hyperosmolarité (perte d’eau…) Pas de cétose Pas d’acidose (pas d’hyperpnée) Déshydratation (pertes digestives, cutanées) Hyperglycémie > 10 g/l  pertes rénales Hypernatrémie > 150 mmol/l Hyperosmolarité de l’ordre de 350 mosmol/l Urée plasmatique > 1 g/l 79  « Coma » lactique  Rare, survient chez les DT2 âgés lors d’hypoxie cellulaire (troubles circulatoires, hypothermie, hypotension)  NADH+++  Pyruvate Lactate++ > 8 mM NADH+ NAD+  Avant le coma: fatigabilité, polypnée sans polyurie ni déshydratation, pH < 7.2, HCO3 , TA > 20, pas de cétose, glycémie peu  80 LES HYPOGLYCÉMIES ( G0