Insuline

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L'insuline est une hormone hypoglycémiante protéique sécrétée par les cellules β des îlots de Langerhans du pancréas. Certaines formes de diabète, dits pour cette raison insulino-dépendants ou diabète de type 1, sont traitées par injections de cette hormone. Elle est composée de deux chaînes peptidiques : une chaîne A de 21 acides aminés et une chaîne B de 30 acides aminés reliées entre elles par trois ponts disulfures.

L'insuline agit sur la grande majorité des cellules de l'organisme, à l'exception de cellules particulières comme les cellules nerveuses, en se fixant sur le récepteur à l'insuline, une protéine de signalisation transmembranaire. La fixation de l'insuline provoque le déclenchement d'une cascade d'évènements cellulaires qui aboutissent à la pénétration et à la consommation du glucose dans les cellules cibles. Au niveau des organes de stockage du glucose (Foie et muscles), cette hormone stimule la synthèse de glycogène. Elle stimule aussi la synthèse de lipides dans les tissus adipeux.

Sommaire

1 Découverte
2 Structure et production
- 2.1 Stimulation de la secrétion
3 Action au niveau de la glycémie
4 Action au niveau du métabolisme lipidique
5 Le cerveau et l'hypoglycémie
6 Maladies et syndromes dus à un trouble de l'insuline
7 Insuline en tant que médication
8 Voir aussi
9 Notes et références
10 Liens externes

[modifier] Découverte

Les extraits de pancréas étaient décrit dès le début du XX^e siècle comme régulateurs de la glycémie chez les animaux. Ces extraits contenaient des enzymes permettant la digestion (provenant du pancréas exocrine) mélangée à une substance, qui sera appelée Insuline à partir de 1909 et intervenant dans le métabolisme des glucides. Cette substance a été découverte par Nicolae Paulescu, Frederick Grant Banting et John James Richard Macleod, ces deux derniers reçurent le Prix Nobel de physiologie et de médecine en 1923 récompensant leurs travaux.

Le 11 janvier 1922, Leonard Thompson injecte à un jeune patient diabétique de l'insuline. Après une première injection qui se solde par une réaction allergique importante du patient, l'injection d'un produit plus pur fait complètement disparaitre les symptomes du diabète : l'efficacité de l'hormone venait d'être prouvée chez l'homme.

Les premières insulines étaient purifiée à partir de pancréas de bœuf et de porc. Dans les années 30, une forme dite insuline retard (l'insuline protamine-zinc) permet de réduire la fréquence des injections. Les années 80 voient apparaître les insulines recombinantes humaines, supprimant les risques d'allergie.

[modifier] Structure et production

Image:Insulin.jpg

L'insuline est une hormone constituée de 2 chaînes polypeptidiques reliées entres elles par des ponts disulfures: une chaîne A de 21 acides aminés et une chaîne B de 30 acides aminés. La structure des deux chaînes de l'insuline comprend les acides aminés indiqués selon le code à 3 lettres, tous liés par des liaisons peptidiques. Il y a six cystéines, toutes liées par des ponts disulfures, un dans la chaîne A, les deux autres entre les deux chaînes. Elle est produite par les cellules ß des îlots de Langerhans du pancréas sous la forme d'une pro-insuline constituée d'une seule chaîne peptidique, clivée par une enzyme protéolytique spécifique au cours d'une maturation dans des vésicules intracytoplasmiques et sécrétée dans l'espace extracelullaire en réponse à une élévation du taux de glucose dans le sang (glycémie). Dans les vésicules de secrétion intracytoplasmiques, les monomères d'insuline s'assemblent en dimère, puis en hexamères. Les hexamère complexent chacun 2 atomes de zinc (Zn2+) et s'empilent pour former une structure quasi-cristalline. Cette structure hexamérique n'est qu'une structure de transport de l'insuline où elle est inactive. Par contre, lorqu'elle est sous forme de monomère, l'insuline possède un effet hypoglycémiant : elle favorise le retour de la glycémie à la valeur basale physiologique de 5,5.10-3 M. La masse moléculaire de l'insuline est de 5807 daltons.

[modifier] Stimulation de la secrétion

Le glucose sanguin filtre à travers le capillaire dans la lymphe interstitielle qui baigne les cellules B des ilots de Langerhans. La concentration de glucose autour des cellules B est donc la même que dans le sang. La cellule importe le glucose par un transporteur non saturable GLUT2 (les autres cellules du corps ont un recepteur rapidement saturé). la concentration de glucose intracellulaire reflète donc celle du sang. Le métabolisme du glucose dans la cellule B augmente le rapport ATP/ADP. Cela induit la fermeture d'un canal potassique sensible à cette augmentation de la quantite d'ATP. Si les ions K+ cessent de sortir cela dépolarise la cellule B qui est une cellule excitable, puisqu'elle a une activité électrique dès que les concentrations en glucose extracellulaire dépassent 5mmmole/litre. Cette dépolarisation ouvre des canaux calciques sensibles au voltage : le calcium entre dans la cellule et déclenche l'exocytose des vésicules contenant de l'insuline. L'insuline passe dans le sang par transcytose (endocyose + exocytose) à travers l'endothélium du capillaire.

[modifier] Action au niveau de la glycémie

Voir l'article régulation de la glycémie.

[modifier] Action au niveau du métabolisme lipidique

L'insuline favorise l'entreposage des lipides dans les adipocytes, inhibe la lipolyse et active la synthèse d'acides gras.

[modifier] Le cerveau et l'hypoglycémie

Le cerveau est très sensible au niveau de la glycémie. Si la glycémie descend en bas du taux normal, alors le cerveau est le premier à réagir, car il consomme 70% du glucose sanguin. Le cerveau est très capricieux. S'il manque de glucose, il envoie très rapidement un signal de faim pour compenser une glycémie déficiente.

[modifier] Maladies et syndromes dus à un trouble de l'insuline

[modifier] Insuline en tant que médication

[modifier] Principes

L'hormone d'insuline est hypoglycémiante, elle permet ainsi de réguler la glycémie dans l'organisme. Elle agit sur des cellules cibles présentes dans le foie. Cette hormone permet aux cellules effectrices (hépatocytes, cellules musculaires et adipeuses) de stocker du glucose sous la forme de glycogène dans le foie, ou d'acides gras au niveau du tissu adipeux par exemple.

[modifier] Modes d'administration

Elle est faite soit en perfusion continue intra-veineuse soit en discontinu, par une ou plusieurs injections en sous-cutanée.

Une forme en poudre à inhaler (aérosol) est en cours de commercialisation en 2006. Cette dernière ne doit pas être utilisée chez le fumeur (même si l'arrêt du tabac est inférieur à 6 mois) et chez les patients porteur d'une maladie pulmonaire chronique obstructive (asthme, bronchite chronique...). Cette forme est légèrement moins efficace que l'insuline sous-cutanée, ne provoque pas plus d'hypoglycémie, semble mieux être accepté par les patients, provoque parfois une toux modérée et une discrête altération des fonctions pulmonaires<ref>(en)Meta-Analysis: Efficacy and Safety of Inhaled Insulin Therapy in Adults with Diabetes Mellitus, Lisa Ceglia, Joseph Lau, Anastassios G. Pittas, Ann Intern Med, 2006;145;665-675.</ref>.

[modifier] Dosage et délais

[modifier] Types

On distingue classiquement les insulines suivant leur délai et leur durée d'action : rapide, lente et semi-lente.

L'allongement du délai d'action se fait essentiellement par adjonction de zinc dans la solution d'insuline, permettant la formation d' hexamères (6 molécules rassemblées) dont la diffusion dans les tissus est beaucoup plus lente.

[modifier] Abus

Dopage : « Les expériences ont pu démontrer qu'on pouvait quasi multiplier par deux la durée d'un effort musculaire avec des injections d'insuline qui le précède », François Poyet, médecin fédéral du cyclisme de la région Auvergne. Cette technique est cependant hautement dangereuse car peut exposer à une hypoglycémie parfois mortelle.