Insuline

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Structure de l'insuline du porc L'insuline (du latin "insula", île) est une hormone hypoglycémiante protéique sécrétée par les cellules β des îlots de Langerhans du pancréas. 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'év
Insuline

Structure de l'insuline du porc L'insuline (du latin "insula", île) est une hormone hypoglycémiante protéique sécrétée par les cellules β des îlots de Langerhans du pancréas. 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 depuis le sang vers 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.

Découverte

Les extraits de pancréas étaient décrit dès le début du XX 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 1921, un docteur injecte à un jeune patient diabétique du nom de Leonard Thompson 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 disparaître les symptômes du diabète : l'efficacité de l'hormone venait d'être prouvée chez l'homme. Les premières insulines étaient purifiées à partir de pancréas de bœuf et de porc. Dans les années 1930, une forme dite insuline retard (l'insuline protamine-zinc) permet de réduire la fréquence des injections. Depuis le début des années 1980, on voit apparaître les insulines recombinantes humaines, supprimant les risques d'allergie. Celles-ci sont produites de façon industrielle à l'aide d'organismes génétiquement modifiés.

Structure et production

Structure moléculaire de la molécule d'insuline. L'insuline est une hormone constituée de 2 chaînes polypeptidiques reliées entres elles par 2 ponts disulfures et 1 pont disulfure intrachaine dans la chaine A : 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 β 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 hexamères 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, lorsqu'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.

Stimulation de la sécrétion

Le glucose sanguin filtre à travers le capillaire dans la lymphe interstitielle qui baigne les cellules β 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 récepteur rapidement saturé). La concentration de glucose intracellulaire reflète donc celle du sang. Le métabolisme du glucose dans la cellule β augmente le rapport ATP/ADP. Cela induit la fermeture d'un canal potassique sensible à cette augmentation de la quantité d'ATP. Si les ions K+ (potassium) cessent de sortir cela dépolarise la cellule β qui est une cellule excitable, puisqu'elle a une activité électrique dès que les concentrations en glucose extracellulaire dépassent 5 mmol/L. 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.

Action au niveau de la glycémie

Voir l'article régulation de la glycémie.

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.

Le cerveau et l'hypoglycémie

Le cerveau est très sensible au niveau de la glycémie. Si la glycémie descend en dessous du taux normal, alors le cerveau est le premier à réagir, car il consomme 70% du glucose sanguin et la quantité qu'il absorbe dépend fortement de la concentration de 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. D'autres signaux d'alarmes peuvent également être présents, comme des tremblements, des sudations, une pâleur soudaine, des sautes d'humeur, des céphalées, etc.

Maladies et syndromes dus à un trouble de l'insuline

Les maladies rares

- Le Lépréchaunisme est une maladie congénitale caractérisée par un retard de croissance intra-utérin et surtout post-natal majeur. Le retard staturo-pondéral s'associe cliniquement à un faciès dysmorphique caractéristique (rappelant les gnomes du folklore irlandais ou « leprechaun »), une atrophie du tissu adipeux sous-cutané (lipoatrophie) et une hypotrophie musculaire. Biologiquement des épisodes d'hypo- et d'hyperglycémie sont observés, ainsi que des signes de virilisation chez la petite fille.
- Le syndrome d’Alström est caractérisé par une rétinopathie pigmentaire progressive et une obésité. D'autres signes apparaissent à partir de l'âge de 10 ans, rarement avant : surdité, diabète non insulino-dépendant, atteintes rénale et cardiaque.
- Le diabète lipoatrophique est une maladie très rare à transmission autosomique récessive caractérisée par une lipoatrophie.
- Le syndrome de type A avec Acanthosis Nigrican qui est une anomalie cutanée caractérisée par un assombrissement anormal de la coloration de la peau (hyperpigmentation) qui est épaissie et présente un aspect velouté (hyperkératose) sur tout le corps, mais particulièrement au niveau des zones de flexion (cou, aisselles par exemple).

Les maladies fréquentes (ou complexes)

Certaines formes de diabète, dits pour cette raison insulino-dépendants ou diabète de type 1, sont traitées par injections d'insuline.
- Le diabète de type 2 est une maladie métabolique qui se manifeste après 30 ans, caractérisée par un excès chronique de sucre dans le sang (hyperglycémie) et une obésité.
- L’obésité. On parle d’obésité quand l’indice de masse corporel (= masse/taille2) est supérieur à 30 et d’obésité morbide quand l’indice de masse corporel est supérieur à 40.
- Le syndrome des ovaires poly kystiques est caractérisé par une hyperandrogenie (hirsutisme et virilisation), une infertilité, des troubles du cycle menstruel et une obésité.
- Le syndrome métabolique est un des termes utilisés pour décrire un ensemble de perturbations métaboliques (hypertension artérielle, hyperglycémie). De nombreuses personnes touchées développent ultérieurement un diabète de type 2.

Insuline en tant que médication

Principes

L'insuline est hypoglycémiante. Elle agit en se fixant sur les récepteurs spécifiques présents sur les membranes des cellules. Ce processus permet au glucose sanguin de pénétrer dans les cellules :
- celles du foie pour un stockage sous forme de glycogène;
- celles des muscles pendant un exercice physique ou pour restaurer les stocks de glycogène intra-musculaire pendant la récupération. Son antagoniste est le glucagon, qui est hyperglycémiant. Sa production entraîne un relargage du glycogène hépatique sous forme de glucose dans le sang. La complémentarité de ces effets permet ainsi de réguler la glycémie dans l'organisme.

Modes d'administration

Elle est faite soit en perfusion continue intra-veineuse ou sous cutanée (par l'intermédiaire d'une pompe à insuline) soit en discontinu, par une ou plusieurs injections en sous-cutanée. La commercialisation d'une forme en poudre à inhaler (aérosol) est prévue pour 2007. 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, Lisa Ceglia, Joseph Lau, Anastassios G. Pittas, Ann Intern Med, 2006;145;665-675..

Dosage et délais

Cela dépend de la personne.

Types

On distingue classiquement les insulines suivant leur délai et leur durée d'action :ultra-rapide, rapide, lente et semi-lente ou des mix rapides et semi lentes. L'allongement du délai d'action se fait essentiellement par adjonction de zinc ou de protamine dans la solution d'insuline, permettant la formation d'hexamères (6 molécules rassemblées) dont la diffusion dans les tissus est beaucoup plus lente. Le délai est aussi augmenté par la modification de quelques acides aminés dans la séquence de l'insuline, changeant ainsi le pH de la solution, par exemple, et modifiant la vitesse d'absorption.

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.

Conservation

L'insuline est assez résistante mais reste un produit biologique dont la qualité peut se dégrader dans le temps ou du fait d'une forte chaleur ou du froid, quelle que soit sa forme (flacon, cartouches, stylos injecteurs d'insuline, pompes). L'insuline non entamée doit être conservée au réfrigérateur de préférence dans le bac à légumes, mais en aucun cas dans un congélateur dont la température inférieure à 0°C détruirait de façon irréversible les propriétés hypoglycémiantes de l'insuline. L'insuline entamée peut être conservée à température ambiante plusieurs semaines. Comme l'insuline non entamée elle ne doit jamais être mise en contact avec des températures inférieures à 0°C. Par ailleurs, des températures supérieures à 25°C à 30°C ou une exposition à la lumière réduiront l'efficacité de l'insuline, mais il existe des solution portables permettant de parer à des températures élevées par exemple pour les gens qui voyagent.

Voir aussi

- Anatomie et physiolologie
- Glucagon
- Pancréas
- Îlots de Langerhans
- Endocrinologie
- Maladies
- Diabète de type 1
- Diabète de type 2
- Traitements
- Coma diabétique
- Pompe à insuline
- Insulinothérapie conventionnelle
- Conservation de l'insuline

Notes et références

-Beaumont physiologie animale Dunod, Rieutort medecine-sciences ==
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