Corrigé bac SVT 2026 — Exercice 2 : L'effet incrétine

EXERCICE 2 : L'effet incrétine (8 POINTS)

L'ingestion de glucose par la bouche (voie orale) entraîne une augmentation de la glycémie suivie d'une augmentation de l'insulinémie (concentration sanguine en insuline).

L'injection de glucose directement dans le sang entraîne également une augmentation de la glycémie et de l'insulinémie.

Néanmoins, pour une augmentation de glycémie équivalente, l'ingestion orale de glucose entraîne une augmentation beaucoup plus importante de l'insulinémie que l'injection par voie sanguine. C'est ce que l'on appelle l'effet incrétine.

QUESTION :

Déterminer les mécanismes qui expliquent pourquoi l'ingestion de glucose par voie orale provoque une élévation de l'insulinémie plus grande qu'une injection de glucose par voie sanguine (effet incrétine).

Vous organiserez votre réponse selon une démarche de votre choix intégrant des données des documents et de vos connaissances utiles.

Remarque : certaines études présentées dans les documents ont été réalisées chez le rat ou chez le chien. On considère que leurs résultats sont transposables à l'être humain.

Des chercheurs ont compilé les données de plusieurs études qui comparent, chez l'humain, les effets de l'ingestion par voie orale de glucose aux effets d'une perfusion intraveineuse isoglycémique (c'est-à-dire induisant le même niveau de glycémie) de glucose. La perfusion intraveineuse isoglycémique est utilisée comme témoin : le saccharose est un glucide qui n'est pas digéré dans cette partie de l'intestin.

Les études sont réalisées chez des sujets sains, en bonne santé. Différents paramètres physiologiques sont mesurés au cours du temps, dont la glycémie, l'insulinémie et la concentration sanguine en GLP-1, une hormone sécrétée par l'intestin.

Lors de la première série de mesures, au temps t = 0 minute, les individus ingèrent 75 g de glucose (« voie orale »). Lors de la deuxième série de mesures, les mêmes individus reçoivent à partir de t = 0 minute une perfusion de glucose dans le sang (voie intraveineuse) qui reproduit l'évolution de la glycémie observée dans la première série de mesures (perfusion isoglycémique).

Évolution de plusieurs paramètres physiologiques après administration orale ou perfusion intraveineuse isoglycémique de glucose :

• Graphique A — Glycémie (g/L) en fonction du temps (minutes, de -30 à 240) : valeurs comprises entre environ 0,8 et 2,0 g/L. L'administration par voie orale et la perfusion intraveineuse isoglycémique donnent des courbes de glycémie superposables, avec un pic vers 30-60 minutes puis un retour progressif vers la valeur initiale.
• Graphique B — Insulinémie (mU/L) en fonction du temps (minutes, de -30 à 240), échelle de 0 à 100 : l'administration de glucose par voie orale entraîne une insulinémie nettement plus élevée (pic vers 75 mU/L) que l'injection intraveineuse isoglycémique (pic plus faible, environ 30-40 mU/L).
• Graphique C — Concentration sanguine en GLP-1 (pmol/L) en fonction du temps (minutes, de -30 à 240), échelle de 0 à 32 : l'administration de glucose par voie orale entraîne une augmentation de la concentration en GLP-1 (pic vers 16-24 pmol/L) tandis que l'injection intraveineuse isoglycémique ne provoque pas d'augmentation (valeurs basses et stables).

Légende : losanges noirs = administration de glucose par voie orale ; cercles blancs = administration de glucose par injection intraveineuse isoglycémique.

Chaque point = moyenne ± erreur type (barres au-dessus ou en-dessous des points).

Source : d'après Nauck, M. A., & Meier, J. J. (2016). The incretin effect in healthy individuals and those with type 2 diabetes: physiology, pathophysiology, and response to therapeutic interventions. The Lancet Diabetes & Endocrinology, 4(6), 525-536.

Des chercheurs ont évalué les effets du passage du glucose dans l'intestin sur la capacité de ce dernier à sécréter certaines hormones dans la circulation sanguine.

Pour cela, ils font circuler, dans une portion isolée d'intestin de chien, une solution de drainage contenant 30 mmol/L de glucose ou de saccharose, ou tout autre glucose (par le niveau de référence). La solution avec saccharose sert de témoin : le saccharose est un glucide qui n'est pas digéré dans cette partie de l'intestin.

Dans le même temps, les chercheurs perfusent les vaisseaux sanguins de cette portion d'intestin avec une solution (entrée par les artères et sortie par les veines) et mesurent, dans les échantillons recueillis, la concentration en GLP-1.

Schéma du dispositif expérimental : une portion d'intestin est traversée par une solution de drainage (entrée et sortie). Ses vaisseaux sanguins sont perfusés par une solution de perfusion qui entre par l'artère intestinale et ressort par la veine intestinale ; à la sortie est réalisée la collecte d'échantillons à la solution de perfusion.

Résultats des dosages — concentration en GLP-1 (en pmol/L des échantillons collectés à la sortie de la perfusion de la veine intestinale) selon la solution de drainage administrée dans la portion d'intestin :

• Sans glucide : niveau de référence.
• Avec 30 mmol/L de glucose : + 11,4 ± 3,26 # (significativement différent du niveau de référence).
• Avec 30 mmol/L de saccharose : −0,04 ± 0,77 * (significativement différent des résultats avec la solution contenant du glucose).

Les valeurs chiffrées montrent l'évolution (en plus + ou en moins −) par rapport au niveau de référence.

Moyennes ± erreur type. Mesures réalisées sur 4 à 6 portions d'intestin à chaque fois.

= significativement différent du niveau de référence.

• = significativement différent des résultats avec la solution contenant du glucose.

Source : d'après Sugiyama, K., Manaka, H., Kato, T., Yamatani, K., Tominaga, M., & Sasaki, H. (1994). Stimulation of truncated glucagon-like peptide-1 release from the isolated perfused canine ileum by glucose absorption. Digestion, 55(1), 24-28.

Une étude a été réalisée chez le rat pour déterminer la présence de récepteurs au GLP-1 dans le pancréas.

Par une technique appropriée, les cellules endocrines des îlots de Langerhans ont été marquées et localisées sur des coupes fines de pancréas (image A).

Sur les mêmes coupes, des anticorps marqués par une substance fluorescente et spécifiques des récepteurs au GLP-1 ont été appliqués (image B).

Images en microscopie à fluorescence représentatives des résultats :

• Image A : un îlot de Langerhans (délimité par le trait blanc) sur lequel les cellules α (cellules α sécrétrices de glucagon) et β (cellules β sécrétrices d'insuline) ont été identifiées et localisées (séparées par les pointillés noirs sur l'image).
• Image B : le même îlot de Langerhans marqué avec des anticorps fluorescents spécifiques des récepteurs au GLP-1. La fluorescence apparaît sur l'image en gris clair : l'absence de marquage fluorescent apparaît en gris foncé (voir légende sous l'image).

Légende : fluorescence présente / fluorescence absente. Échelle : 50 µm.

Source : d'après Nakamura, T., Ito, T., Uchida, M., Hijioka, M., Igarashi, H., Oono, T., Kato, M., Nakamura, K., Suzuki, K., Jensen, R. T., & Takayanagi, M. (2014). PSCs and GLP-1R: Occurrence in normal pancreas, acute/chronic pancreatitis and effect of their activation by a GLP-1R agonist. Laboratory Investigation, 94(1), 63-78.

L'effet du GLP-1 sur l'expression du gène de l'insuline a été évalué en mesurant la quantité d'ARN messagers (ARNm) produits à partir de ce gène par des cellules pancréatiques de rat mises en culture.

Les ARNm ont été extraits des cellules, puis séparés par électrophorèse et révélés par autoradiographie. La présence des ARNm se traduit par l'apparition d'une tache grise. Plus la quantité d'ARNm est grande, plus la tache est grande et foncée.

Résultats de l'autoradiographie après électrophorèse pour les ARNm de l'insuline : pour la situation « Témoin », l'ARNm insuline apparaît sous forme de taches grises peu intenses ; pour la situation « GLP-1 », les taches d'ARNm insuline sont plus grandes et plus foncées.

Situations expérimentales :

• Témoin : cellules pancréatiques cultivées dans le milieu de culture de base.
• GLP-1 : cellules pancréatiques cultivées dans le milieu de culture de base + 5.10⁻⁴ mmol/L de GLP-1

Les mesures par densité optique du niveau de gris des taches montrent que la quantité d'ARNm insuline dans la situation GLP-1 est significativement différente de celle mesurée dans la situation Témoin.

Les quantités d'ARNm d'autres protéines témoin ont été mesurées et les résultats ne montrent pas de différences significatives entre les situations Témoin et GLP-1.

Source : d'après Drucker, D. J., Philippe, J., Mojsov, S., Chick, W. L., & Habener, J. F. (1987). Glucagon-like peptide 1 stimulates insulin gene expression and increases cyclic AMP levels in a rat islet cell line. Proceedings of the National Academy of Sciences, 84(10), 3434-3438.

Des chercheurs ont évalué les effets du GLP-1 sur des îlots de Langerhans humains isolés en culture. Les îlots sont perfusés continuellement avec une solution physiologique (milieu de culture de base) à laquelle sont ajoutés du glucose et/ou du GLP-1. La sécrétion d'insuline est mesurée.

Sécrétion d'insuline par des îlots de Langerhans isolés (en % du niveau de base) — sécrétion d'insuline en % du niveau de base (échelle de 0 à 300) selon le milieu :

• 0,6 g/L de glucose seul : environ 100 % (niveau de base).
• 1,8 g/L de glucose seul : environ 170 % (différence significative *, par rapport à 0,6 g/L de glucose seul).
• 1,8 g/L de glucose + 10 nmol/L de GLP-1 : environ 220 % (différence significative #, par rapport à 1,8 g/L de glucose seul).

Moyennes ± erreur type (barres ⊤) sur 6 séries de mesures.

Le niveau de sécrétion de base (100 %) est déterminé avec les mesures effectuées dans le milieu avec 0,6 g/L de glucose seul.

• et # : différences significatives.

Source : d'après Fehmann, H.-C., Hering, B.-J., Wolf, M.-J., Brandhorst, H., Brandhorst, D., Bretzel, R. G., Federlin, K., & Göke, B. (1995). The effects of glucagon-like peptide-1 (GLP-1) on hormone secretion from isolated human pancreatic islets: Pancreas, 11(2), 196.