La régulation de la glycémie

Auteurs: Rita SOUDANT (STMS) et Daniel GENELLE (Maths-Sciences)                              (Optimisé pour Mozilla Firefox.)  

Pour pouvoir lire les mots de vocabulaire cachés (fond jaune), il suffit de passer la souris sur le mot.

Sommaire

Les objectifs:
Activité 1: Prévenir le diabète
Activité 2 : Les variations de la glycémie
I) Formation des glucides :
II) Les sucres et leur classification :
1) Les monosaccharides :
2) Les disaccharides :
3) Les oligosaccharides :
4) Les polysaccharides :
III) Hydrolyse des glucides :
IV) Quelques réactions importantes avec le glucose :
Activité 3 : Les mécanismes de régulation de la glycémie
Activité 4 : Les hormones hypo et hyperglycémiantes
Travail à réaliser en autonomie pour évaluation
A retenir


Les objectifs:

Vous devez être capable de:

- Pour une entité chimique donnée, distinguer et reconnaître sa formule brute, sa formule semi-développée ou sa formule développée.
- Obtenir la formule brute d’une entité à partir de sa formule développée ou de sa formule semi-développée.
- Définir la glycémie, la glycosurie et indiquer les variations de la glycémie au cours de la journée (glycémie a jeun et postprandiale).
- Indiquer les hormones hypo et hyperglycémiantes et préciser leur origine
- Représenter schématiquement la régulation de la glycémie
- Définir le diabète et expliquer le mécanisme d’apparition
- Justifier les facteurs favorisants et énoncer les signes cliniques, les conséquences et évolution potentielles
- Justifier les moyens de prévention, de surveillance et les traitements


Conseil: regarde la vidéo d'introduction ci-dessous.
Vidéo : Grandir avec le diabète: quels progrés ? La maison des maternelles (4 min 03)

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Activité 1 : Prévenir le diabète

Situation professionnelle :
Thibault, 9 ans, est atteint de diabète de type 1. Vous accompagnez l’infirmière libérale qui vient trois fois par jour à son domicile contrôler sa glycémie et lui faire ses injections d’insuline. Aujourd’hui, Thibault a fait une hypoglycémie pendant le cours de natation à l’école.

Travail à faire : Répondre aux questions suivantes à l’aide des documents ci-dessous.
      

Document 1 : La prévention des complications
La présence d’un excès de glucose dans le sang provoque l’altération des vaisseaux sanguins, certains organes sont alors moins irrigués et finissent par se détériorer en entrainant des pathologies dégénératives : atteinte de la rétine (le diabète est la 1re cause de cécité), atteintes cardio-vasculaires (infarctus myocarde, obstruction des artères des membres inférieurs), atteintes rénales, atteintes nerveuses (perte de sensibilité des terminaisons nerveuses). La prévention chez une personne diabétique consiste à respecter le régime alimentaire diabétiques prescrit, à manger à heures fixes, à pratiquer une activité physique. Un suivi médical régulier (examen sanguin, contrôle de la rétine), la surveillance de toute plaie, l’examen quotidien des pieds et une auto-surveillance quotidienne de la glycémie (pour le diabète de type 1) sont indispensables.


Document 2 : Les traitements
Les traitements pour le diabète de type 1 sont des injections quotidiennes d’insuline, ou la mise en place d’une pompe à insuline, et un régime alimentaire diabétique (pas de sucres rapides, sucres lents quantifiés). Pour le diabète de type 2, des antidiabétiques oraux sont donnés et un régime diabétique est mis en place. Si ce traitement est insuffisant, des injections d’insuline sont prescrites.


1) Surligner dans la situation professionnelle les mesures prises pour prendre en charge Thibault.
      Rechercher les réponses dans le texte. Si votre réponse est bonne, elle changera de couleur en passant la souris devant...

2) Surligner les conséquences possibles du diabète.
      Rechercher les réponses dans le texte. Si votre réponse est bonne, elle changera de couleur en passant la souris devant...

3) Compléter le tableau ci-dessous :
      

Prévention Diabète de type 1 Diabète de type 2
- Respecter le régime alimentaire diabétique
- Manger à heures fixes
- Suivi médical régulier
- La surveillance de toute plaie
- L’examen quotidien des pieds
- Pratiquer une activité physique
Une auto-surveillance quotidienne de la glycémie
Traitements - Injections quotidiennes d’insuline
- Régime alimentaire diabétique
- Pompe à insuline
- Antidiabétiques oraux
- Régime alimentaire diabétique
- Injections d’insuline si traitement oral insuffisant


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Activité 2 : Les variations de la glycémie

Travail à faire : Répondre aux questions suivantes à l’aide des documents ci-dessous.
      

Document 1 : La glycémie et la glycosurie
Mathys, 6 ans, boit beaucoup et depuis quelques temps il se lève 2 ou 3 fois par nuit pour aller uriner. Des examens médicaux sont réalisés, dont un suivi de la glycémie sur la journée. Le médecin après lecture des résultats annonce que Mathys est en hyperglycémie, son taux de glucose dans le sang est supérieur à 1.10 g/L. L’inverse est l’hypoglycémie dont le taux de glucose dans le sang est inférieur à 0.8 g/L. Le médecin précise aux parents de Mathys que la glycémie est le taux de glucose dans le sang, sa valeur normale est de 0.8 à 1.10 g/L de sang. Le glucose ne doit pas franchir la barrière rénale. La glycosurie, c’est-à-dire le taux de glucose dans les urines, doit donc être égal à 0 g/L.


Document 2 : Les variations de la glycémie sur 24 h
Glycemie.JPG


1) Surligner les deux signes cliniques caractéristiques du diabète repéré chez Mathys en vert (Doc1).
      Rechercher les réponses dans le texte. Si votre réponse est bonne, elle changera de couleur en passant la souris devant...

2) Surligner la définition de la glycémie et sa valeur de référence en bleu et la définition de la glycosurie en jaune (Doc1).
      Rechercher les réponses dans le texte. Si votre réponse est bonne, elle changera de couleur en passant la souris devant...

3) Nommer les deux perturbations de la glycémie qui peuvent survenir (Doc1).
      

L’hypoglycémie et l’hyperglycémie.

4) Indiquer la variation constatée (hyperglycémie ou hypoglycémie) et en justifier la cause (Doc2).
              Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

Valeur de la glycémie Variations constatées Causes de cette variation
A 8h45 : 0.75 g/L
A 20h30 : 1.30 g/L
A 3h : 0.95 g/L


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I) Formation des glucides :

Les glucides se forment naturellement au cours de la photosynthèse. C’est un processus très complexe qui s’effectue à partir de l’eau du sol et du dioxyde de carbone atmosphérique sous l’influence de la lumière. Le bilan peut être schématisé par l’équation de la réaction :

xCO2 + xH2O Energie solaire
---------------->
Cx(H2O)x + xO2


Ce qui explique que les sucres sont appelés hydrates de carbone.

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II) Les sucres et leur classification :

Briques du vivant, les sucres se trouvent à l’état naturel à la base de notre ADN, mais aussi dans les fruits, les légumes, le miel, la betterave sucrière et la canne à sucre. Une petite partie des sucres provient du monde animal, principalement des produits laitiers. Les sucres font partie de la famille des glucides, au même titre que l’amidon ou la cellulose et sont au cœur du métabolisme énergétique des êtres vivants. Cependant, leur présence ne confère pas nécessairement une saveur sucrée aux aliments.

Constitués d’atomes de carbone, d’hydrogène et d’oxygène (l’hydrogène et l’oxygène s’y trouvent d’ailleurs le plus souvent dans les mêmes proportions que dans l’eau), leur classification dépend du nombre de molécules simples combinées entre elles. Les plus connues sont constituées de six atomes de carbone et sont dites « monosaccharides » ou « sucres simples ». Ces molécules peuvent se combiner entre elles et former des paires (disaccharides), des petits groupes (oligosaccharides), ou des structures énormes comprenant des milliers d’unités, les polysaccharides.

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1) Les monosaccharides :

Le glucose, le galactose et le fructose sont les monosaccharides les plus fréquemment rencontrés dans notre alimentation.

Monosaccharides.JPG

Ecrire les formules brutes des monosaccharides précédents. ( On complétera les cases à partir de la gauche, il faudra distinguer les cases en indice de couleur verte.)       
       Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

glucose ( )       galactose ( )       fructose ( )


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2) Les disaccharides :

La combinaison de deux monosaccharides constitue un disaccharide. Le plus connu est le saccharose, le sucre de table issu de la canne à sucre ou la betterave sucrière, composé d’une molécule de glucose et d’une molécule de fructose. Deux molécules de glucose, par contre, forment le maltose, que l’on trouve dans l’orge germé. Le maltose est très nourrissant pour la levure, de sorte qu'il est utilisé pour le brassage de la bière ou du whisky mais aussi pour la fermentation lors de la fabrication du pain. Quant au lactose qui est un sucre d’origine animale, il naît de l’union d’une molécule de glucose et d’une molécule de galactose.

Maltose.JPG    Lactose.JPG    Saccharose.JPG

Ecrire les formules brutes des monosaccharides précédents, puis compléter l’équation chimique de formation du saccharose :. ( On complétera les cases à partir de la gauche, il faudra distinguer les cases en indice de couleur verte.)       
       Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

maltose ( )       lactose ( )       saccharose ( )


Glucose.JPG +  Fructose.JPG --->  Saccharose.JPG + 

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3) Les oligosaccharides :

Trois à neuf molécules de monosaccharides forment les oligosaccharides. Certains ne peuvent être assimilés par notre système digestif. Tel est le cas du raffinose (formé d’un galactose, d’un glucose et d’un fructose), du stachynose (deux galactoses, un glucose et un fructose) et du verbascose (trois galactoses, un glucose et un fructose). Ils sont présents dans les légumineuses et dans certaines racines et fermentent en contact de notre flore intestinale. Cette fermentation libère des gaz (méthane, dioxyde de carbone, hydrogène) qui causent ballonnements et flatulences.

Oligosaccharides.JPG


Pourquoi les haricots provoquent-ils des flatulences ?

Les haricots et les autres légumineuses sont bien connus pour leur production de flatulences (gaz intestinal) comme effet secondaire. La cause de ces gaz est une catégorie de carbohydrates nommés les alpha-galacto-oligosaccharides. Le carbohydrate le plus commun de cette catégorie est le raffinose (aussi connu sous le nom de melitose).
Les haricots contiennent de grandes quantités de raffinose, qui se trouvent en plus petite quantité dans les choux, les choux de Bruxelles, les brocolis, les asperges, et d'autres légumes ainsi que dans les céréales entières.
Le raffinose n'est pas digestible dans la région intestinale supérieure humaine. Cela signifie que ce carbohydrate atteint le gros intestin. Dans le gros intestin, le raffinose est rapidement fermenté par les bactéries intestinales. Malheureusement, certains des produits finaux issus de la fermentation sont des gaz tel que le dioxyde de carbone et l'hydrogène. Ces gaz accumulés dans l'intestin, engendrent une pression plus élevée dans l'intestin (ballonnement) et s'échapperont du corps sous forme de flatulences. Une partie des gaz est absorbée dans le sang et excrétée par les poumons.
L'absorption des gaz et la composition bactériologique de l'intestin varient largement entre les individus. C'est pourquoi certaines personnes auront plus de gaz après l'ingestion d'haricots que d'autres.

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4) Les polysaccharides :

Plus de 10 molécules de monosaccharides composent les polysaccharides. Le plus souvent, il s’agit de milliers, voire des dizaines de milliers d’unités combinées ensemble. Ces sucres complexes n’ont pas de saveur sucrée, en raison de leur taille trop volumineuse qui les empêche d’interagir avec les récepteurs gustatifs. Ces macromolécules sont des polymères et fonctionnent comme forme de stockage des glucides. L’amidon, une réserve d’énergie du monde végétal, est une longue chaîne, avec ramifications, de plusieurs milliers d’unités de glucose et se trouve en quantité dans les racines, les tubercules et les graines. Son équivalent chez l’animal est le glycogène, synthétisé à partir du glucose dans le foie et les muscles et rapidement disponible en cas de besoin énergétique de l’organisme. D’origine exclusivement végétale, les fibres alimentaires forment un ensemble complexe de polymères, que nous ne digérons pas. La cellulose, par exemple, est composée de quelque 10 000 unités de glucose.

Cellulose.JPG


Parmi les polysaccharides se trouvent également les alginates contenus dans les d’algues ou encore la pectine présente principalement dans les fruits, comme la pomme. Ce sont des glucides de structure utilisés comme additifs alimentaires en qualité d’agents épaississants, de gélifiants émulsifiants ou stabilisants.

L’amidon est formé d’amylose et d’amylopectine qui sont des polymères du glucose.
L'amidon à une forme hélicoïdale et fait partie de la famille des polysaccharides. Il est composé de deux types de polymères, l'amylopectine et l'amylose.
Le rapport entre l'amylose et l'amylopectine peut être très différent selon les variétés botaniques. C'est pour cela que l'on n'utilise pas les mêmes variétés de maïs pour la consommation et pour l'industrialisation.
Les amidons extraits des céréales sont composés généralement de 15 à 28 % d'amylose. Mais certaines variétés sont composées de moins de 1 % d'amylose. Elles sont principalement utilisées pour l'industrie.

Amylose.JPG    Amylopectine.JPG


L’amidon est un ingrédient très utilisé par le secteur agroalimentaire.

Conseil: regarde la vidéo d'introduction ci-dessous.
Vidéo : Super Amidon - les végétaux ont des incroyables talents (2 min 26)

Le glycogène est une molécule de la famille des glucides (macromolécule) constituée de nombreuses unités de D-glucose et qui constitue une réserve de glucose stockée dans le foie et dans les muscles. C'est un polymère du glucose de structure arborescente, et de formule chimique (C6H10O5)n.

Glycogene.JPG


Glucides.JPG


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III) Hydrolyse des glucides :

Les glucides complexes formés de plusieurs molécules sont hydrolysables. Cette réaction s’effectue bien souvent en milieu acide.

Saccharose
C12H22O11
   +    Eau
H2O
   -------->    Glucose
C6H12O6
   +    Fructose
C6H12O6


Maltose
C12H22O11
   +    Eau
H2O
   -------->    Glucose
C6H12O6
   +    Glucose
C6H12O6


Lactose
C12H22O11
   +    Eau
H2O
   -------->    Galactose
C6H12O6
   +    Fructose
C6H12O6


L’hydrolyse de l’amidon qui est présent dans les féculents conduit à la formation du maltose puis du glucose.

Amidon
(C6H10O5)2n
   -------->    Maltose
(C12H22O11)n
   -------->    Glucose
2n(C6H12O6)


L’hydrolyse du glycogène qui se trouve dans le foie et dans les muscles conduit également à la formation du glucose.

Glycogène
(C6H10O5)n
   +    Eau
n(H2O)
   -------->    Glucose
n(C6H12O6)


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IV) Quelques réactions importantes avec le glucose :

Exercice : Equilibrer les réactions chimiques suivantes.       
       Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

La fermentation alcoolique : Cette réaction se produit grâce aux enzymes secrétées par des levures. Elle est à l'origine de la fabrication du pain et de toutes les boissons alcoolisées.

C6H12O6   -------->    CO2   +    C2H5OH


La fermentation lactique : Cette réaction a lieu dans les muscles quand ils ne sont pas assez oxygénés par le sang. Elle provoque les crampes. Elle permet aussi la transformation du lait en yaourt. En effet le lactose du lait se transforme en acide lactique. Cela provoque la coagulation des protéines du lait.

C6H12O6   -------->    CH3-CHOH-COOH


La respiration cellulaire est une dégradation complète du glucose en présence d'oxygène, permettant une libération totale de son énergie.

C6H12O6   +    O2   -------->    CO2   +    H2O


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Activité 3 : Les mécanismes de régulation de la glycémie

Conseil: regarde la vidéo.
Vidéo : Au cœur des organes : La glycémie par Inserm (3 min 35)

Travail à faire : Répondre aux questions suivantes à l’aide des documents ci-dessous.
      

Document 1 : La régulation de la glycémie
La glycémie est régulée par trois processus :
- Des organes effecteurs : les cellules du foie et les fibres musculaires stockent le glucose sous forme de glycogène ; le tissu adipeux le stocke sous forme de triglycérides.
- Des glandes endocrines : les cellules alpha du pancréas fabriquent une hormone hypoglycémiante, l’insuline.
- Les glandes surrénales fabriquent deux hormones hyperglycémiantes : l’adrénaline qui facilite la libération du glucose par le foie et les muscles, et le cortisol qui stimule le foie pour produire du glucose.
Le système nerveux assure également la régulation en signalant aux glandes endocrines et aux organes effecteurs un état d’hyper ou d'hypoglycémie de l’organisme afin qu’ils réagissent en conséquence.
Rglycemie.JPG


1) Surligner les processus qui permettent le maintien de la glycémie.
      Rechercher les réponses dans le texte. Si votre réponse est bonne, elle changera de couleur en passant la souris devant...

2) Citer les différents organes et tissus de stockage du glucose.

Le foie, les muscles, le tissu adipeux

3) Compléter le tableau suivant :       
       Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

Hormones Hormones sécrétées Glandes endocrines et ou cellules Stockage ou libération du glucose
Hormones
Hyperglycémiantes
Les cellules alpha du pancréas endocrine
Le cortisol
Les glandes surrénales Libération et production de glucose
Hormone
Hypoglycémiante
  


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Activité 4 : Les hormones hypo et hyperglycémiantes

Travail à faire : Répondre aux questions suivantes à l’aide des documents ci-dessous.
      

Document 1 : Mécanismes de régulation de la glycémie
Rglycemie2.JPG


1) Compléter le schéma à l’aide des mots suivants : hyperglycémie, hypoglycémie, glucagon, insuline       
       Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

1 -     2 -     3 -     4 -


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Travail à réaliser en autonomie pour évaluation

Conseil: regarde la vidéo ci-dessous.
Vidéo : Pourquoi les diabétiques ont-ils souvent envie d’uriner ? C’est pas sorcier (1 min 32)

Document : Qu’est-ce que le diabète ?
Le diabète est une maladie endocrine caractérisée par un état d'hyperglycémie chronique. Le diabète de type 1, qui concerne l'enfant et le jeune adulte, résulte d'une destruction des cellules insulino-sécrétrices par les cellules de défense de l'organisme. Ce diabète est lié à l'hérédité, mais certains virus pourraient en être la cause. La polydipsie (soif intense), La fatique et la polyurie (urines abondantes) peuvent témoigner de l'apparition d'un diabète de type 1.

Le diabète de type 2 touche l'adulte à partir de 45 ans, il est caractérisé par une sécrétion d'insuline insuffisante ou inactive qui provoque une résistance des cellules au glucose. Ce diabète se manifeste par des tremblements, un surpoids, des troubles de la parole, de l'équilibre et de l'humeur. Le surpoids, l'obésité et le manque d'activité physique sont la cause révélatrice du diabète de type 2 chez des sujets génétiquement prédisposés.


Travail à faire : Répondre aux questions suivantes à l’aide des documents.
      

1) Légender les 3 schémas ci-dessus à l’aide des mots suivants : Diabète type 1 – Diabète type 2 – Individu sain       
       Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

Sain.JPG Diabete1.JPG Diabete2.JPG


2) Compléter le tableau suivant :       
       Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

Diabète de type 1 Diabète de type 2
Définition
Facteurs favorisants
Signes cliniques
Mécanismes d’apparition
Personnes concernés


3) Définir une maladie auto-immune, puis indiquer quel type de diabète peut être qualifié de maladie auto-immune.
      

Maladie auto-immune : maladie caractérisée par une agression de l’organisme par son propre système immunitaire.
Le diabète de type 1 peut être qualifié de maladie auto-immune car il résulte d’une destruction des cellules insulino-sécrétrices par les cellules de défense de l’organisme.

La régulation de la glycémie: compléter le texte suivant.       
       Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

La glycémie est le taux de dans le sang. Sa valeur normale de référence est 0,8 à 1,10 g/L de sang. L'alimentation va augmenter la glycémie, cela se nomme l'. A l'inverse, l'activité physique va provoquer une , c'est à dire une diminution de la glycémie.
Le glucose en excès est principalement stocké dans le , les , le adipeux.


Cocher la (ou les) caractéristiques(s) du diabète de type 1 et du diabète de type 2.       
       Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

Le diabète de type 1:

Il est insulino-dépendant.
Il est non insulino-dépendant.
Il est entraîné par un manque d'activité physique, un surpoids, une obésité.
La fatigue en est un signe clinique.

Le diabète de type 2:

Il est insulino-dépendant.
Il est non insulino-dépendant.
Il est entraîné par un manque d'activité physique, un surpoids, une obésité.
La fatigue en est un signe clinique.



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A retenir

Glycemie2.JPG

Diabete3.JPG


Quelques vidéos complémentaires:

Conseil: regarde la vidéo.
Vidéo : Qu’est-ce que le diabète ? par la Fédération française des diabétiques (6 min 29)

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Vidéo : Diabète : comprendre votre traitement par la Fédération française des diabétiques (10 min 57)

Conseil: regarde la vidéo.
Vidéo : Comprendre le diabète en 3D par Ivan Bien (2 min 59)

Conseil: regarde la vidéo.
Vidéo : La régulation de la glycémie par Le cours de bio (6 min 04)

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Vidéo : Les diabètes sucrés (type 1 et type 2) par le cours de bio (14 min 06)

Conseil: regarde la vidéo.
Vidéo : Qu’est-ce que le diabète de type 1 ? par Diabète Québec (2 min 39)

Conseil: regarde la vidéo.
Vidéo : Qu’est-ce que le diabète de type 2 ? par Diabète Québec (2 min 19)

Conseil: regarde la vidéo.
Vidéo : Prédiabète : comment repérer les signes pour éviter le diabète ? par Femme Actuelle (0 min 55)

Conseil: regarde la vidéo.
Vidéo : Diabète : symptômes, causes, diagnostic, traitements par le journal des femmes (3 min 15)