Le glucose

Carnet de bord

Le glucose est un composé organique, appartenant à la classe des saccharides, dont la formule chimique est C6H12O6. Parce que le glucose contient six atomes de carbone et un groupe carbonyle (spécifique aux aldéhydes), il est parfois appelé hexose et aldohexose. Bien qu'il ait la même formule chimique que le fructose, il diffère du glucose par la manière dont les atomes sont liés : le glucose n'a qu'un seul groupe alcool primaire, tandis que le fructose a deux groupes alcool primaires. Le glucose est également connu sous le nom de dextrose (sucre sanguin, sucre de maïs, sucre de raisin) ou par son nom systématique IUPAC (2R,3S,4R,5R)-2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanal.

Dans la nature, dans certaines plantes, le glucose existe sous forme de structure acyclique ; dans d'autres, il peut être trouvé sous forme cyclique. Théoriquement, la structure cyclique du glucose résulte de l'interaction entre le groupe carbonyle et les groupes hydroxyle des atomes de carbone portant les numéros 4 et 5. Ces interactions sont des réactions d'addition des groupes hydroxyle mentionnés au groupe carbonyle. En solution aqueuse, les deux formes sont en équilibre, mais à pH neutre (pH = 7), la forme cyclique prédomine.

Lorsque la structure cyclique du glucose est formée, un nouveau groupe hydroxyle apparaît au niveau de l'ancien groupe carbonyle, appelé hydroxyle glycosidique et qui a une réactivité plus élevée que les autres groupes hydroxyle de la molécule. Dans ce cas, la numérotation des atomes de carbone commence à partir du premier carbone après l'oxygène dans le cycle, dans le sens des aiguilles d'une montre.

Figue. 1. La formule moléculaire du glucose

(représentation graphique et structurelle, linéaire ou cyclique)

Les atomes d'hydrogène et les groupes hydroxyle (-OH) sont capables de tourner autour des atomes de carbone dans le glucose, conduisant à une isomérisation. L'isomère D, le D-glucose, se trouve dans la nature et dans les plantes et les animaux. L'isomère L, le L-glucose, n'est pas courant dans la nature et peut être préparé en laboratoire.

Figure. 2. Formule moléculaire du L et du D-glucose

Dans le D-glucose cyclique, un autre centre asymétrique est formé au niveau de l'atome de carbone 1 (appelé carbone anomérique) lorsque deux structures cycliques sont formées, appelées anomères (un cas particulier d'isomères) - α-glucose et β-glucose. L'α-glucose est la structure du glucose dans laquelle les groupes hydroxyle des atomes de carbone numérotés 1 et 4 sont du même côté du plan du cycle hexagonal, et le β-glucose est la structure dans laquelle les deux hydroxyles sont sur des côtés différents de l'avion. Les formes α et β peuvent passer de l'une à l'autre en solution aqueuse sur une période de plusieurs heures, se stabilisant à un rapport α:β de 36:64.

Figure. 3. Formule moléculaire de l'α-D-glucose et du β-D-glucose

Dans les conditions normales de température et de pression, le glucose est à l'état solide, sous la forme d'une poudre cristalline blanche, de masse molaire 180,16 g/mol et de densité 1,54 g/cm3. Le point de fusion dépend de sa conformation alpha ou bêta : pour le ɑ-D-glucose, il est de 146 °C et pour le β-Dglucose, il est de 150 °C.

Le glucose est soluble dans l'eau, où il forme une solution incolore. Il se dissout également dans l'acide acétique, mais seulement légèrement dans l'alcool.

Les molécules de glucose ont été isolées pour la première fois en 1747 par le chimiste allemand Andreas Marggraf, qui les a obtenues à partir de raisins secs. Un autre pionnier dans l'étude du glucose était Emil Fischer, qui a étudié sa structure et ses propriétés, recevant le prix Nobel de chimie en 1902 pour son travail.

Dans le corps humain, à côté des lipides, le glucose est la principale molécule fournissant l'énergie nécessaire aux processus qui se déroulent dans l'organisme, libérant, après oxydation, environ 3,75 kcal/ g.

Le glucose pénètre dans le corps humain à la suite de la consommation d'aliments. Les aliments les plus riches en glucose sont les produits sucrés : sucre, produits sucrés/confiseries, miel ou féculents : farines et produits céréaliers, pommes de terre… et qui, dans l'organisme, se transforme en glucose sous l'action d'enzymes hydrolytiques. En plus de ceux-ci, le corps humain peut fabriquer du glucose à partir de n'importe quel nutriment, même à partir de protéines et de graisses par le processus de gluconéogenèse.

Le glucose est métabolisé par le corps humain avec l'adénoside triphosphate (ATP), produisant les éléments nécessaires au fonctionnement de la cellule et de l'énergie. L'ATP est un élément constitutif des macromolécules d'ADN et d'ARN. De plus, le glucose est l'accumulateur d'énergie nécessaire à la cellule, en participant aux réactions biochimiques cellulaires selon les besoins métaboliques de l'organisme. Lorsque le glucose se trouve en plus grande quantité que nécessaire à un moment donné, il peut être stocké dans le foie et les muscles, d'où il peut être prélevé en cas de besoin.

De plus, à partir du glucose, le corps humain obtient, par réduction enzymatique, de l'acide ascorbique - vitamine C, qui joue un rôle essentiel dans la protection antibactérienne, la détoxification et la synthèse de collagène dans le tissu conjonctif. Le manque de vitamine C dans l'organisme peut entraîner l'apparition du scorbut et une diminution de la résistance de l'organisme aux maladies infectieuses.

Figure. 4. Métabolisme du glucose dans le corps

Le niveau de sucre/glucose dans le corps peut fluctuer comme suit :

• généralement le point le plus bas se situe le matin, après une nuit de sommeil et donc

après plusieurs heures sans nourriture ;

• après un repas, le niveau glycémique augmente car les glucides sont décomposés en glucose qui est absorbé de l'intestin dans le sang ;

• le taux de sucre dans le sang diminue après des exercices physiques intenses, car le corps utilise le sucre dans le sang comme source d'énergie pour l'activité musculaire ;

• le froid peut provoquer une diminution de la glycémie, en consommant du sucre dans le sang pour maintenir une température corporelle constante ;

• si le glucose est produit par gluconéogenèse à partir de sources non glucidiques (glycérol, acides gras et acides aminés glucogéniques), contribuant ainsi à augmenter le taux de sucre;

• un autre processus biochimique appelé glycogénolyse, dans lequel le glycogène (polysaccharide formé de milliers de résidus α-D-glucose reliés par des liaisons glycosidiques), provenant du foie (7 - 10 %) ou du muscle (1 - 2 %), est transformé en glucose, qui est ensuite libéré dans le sang, augmentant ainsi ce taux.

Figure. 5. Structure chimique du glycogène

Une autre source d'augmentation de la glycémie peut être la suite de l'administration de certains médicaments : épinéphrine, glucocorticoïdes et stéroïdes.

Pour évaluer la quantité de sucre dans l'organisme, le laboratoire analyse le sucre de :

- sang

- analyse appelée glycémie ou glycémie sérique et, lorsque des valeurs élevées sont détectées, test de tolérance au glucose ou hyperglycémie induite

- analyse d'urine appelée glycosurie, également lorsque des taux élevés de sucre dans le sang sont détectés.

Le glucose est l'un des paramètres les plus importants de l'homéostasie car, comme mentionné précédemment, le glucose est utilisé pour produire et fournir l'énergie métabolique nécessaire à de nombreuses fonctions cellulaires. La glycémie est régulée à l'aide de plusieurs hormones, dont les plus importantes sont l'insuline et le glucagon. L'insuline assure l'absorption du glucose des cellules lorsque son taux est élevé, et le glucagon a l'effet inverse, celui d'augmenter le taux de glucose lorsqu'il est trop bas. Le glucagon assure la transformation du glycogène du foie en glucose, qui est ensuite libéré dans le sang.

Les valeurs normales de glycémie/glycémie se situent entre 65 et 110 mg/dL de sang.

Les personnes de plus de 50 ans ont des valeurs moyennes de glycémie plus élevées que les personnes de 20 à 30 ans, car elles utilisent également moins de glucose dans le corps. La diminution ou l'augmentation de la glycémie en dehors de ces valeurs provoque de graves perturbations de l'organisme.

Test de tolérance au glucose - effectué sur des personnes ayant une glycémie élevée pour déterminer si cela est dû au diabète ou à d'autres causes. A cet effet, un dosage initial de la glycémie est effectué, puis le patient reçoit du glucose, soit par voie orale, soit par voie intraveineuse, et après 2 heures ou à intervalles de 30 minutes pendant 2 heures, plusieurs prélèvements sanguins sont effectués pour la mesure de la glycémie.

La glycémie normale sur 2 heures (test d'intolérance au glucose) est < 140 mg/dL. Si la valeur de glucose après 2 heures est comprise entre 140 et 200 mg/dL, le patient a une faible tolérance au glucose (prédiabète) ; et s'il dépasse 200 mg/dL, le patient est diabétique.

Glycosurie - l'urine ne contient pas de sucre. En effet, les reins réabsorbent le glucose du sang lors de son passage dans l'organe. Lorsqu'il y a trop de sucre dans le sang, les reins peuvent ne pas être en mesure de le réabsorber complètement, c'est pourquoi la glycosurie est également appelée seuil de glucose rénal. Pour mesurer la glycosurie, le patient recueille l'urine pendant 24 heures dans un grand récipient (1 - 3 L) et le liquide est homogénéisé en laboratoire et environ 100 mL sont recueillis.

La valeur normale de la glycosurie est < 160-180 mg/dL soit < 0,5 g/24 h Suite à cette analyse, une hyperglycémie non traitée (diabète sucré) peut être mise en évidence ou dont le traitement a une efficacité partielle.

Selon la valeur de la glycémie, on peut avoir les 2 situations suivantes : a) hypoglycémie, pour les personnes dont la glycémie est inférieure à 65 mg/dL ; b) hyperglycémie, pour les personnes ayant une glycémie supérieure à 110 mg/dL.

HYPOGLYCÉMIE

La diminution de la glycémie est déterminée par :

- atteinte de la fonction sécrétoire du pancréas ; trop d'insuline ou trop peu de glucagon ;

- altération de la fonction hépatique ;

- apport alimentaire insuffisant (régimes restrictifs) ;

- utilisation inappropriée de l'insuline ;

- affectant la digestion/absorption des aliments dans le tube digestif ;

- maladies rénales;

- maladies des glandes endocrines ;

- un effort physique intense, avec une mauvaise alimentation ;

- excès d'alcool.

Les symptômes de l'hypoglycémie touchent principalement le système nerveux et le cerveau et sont différents selon le niveau d'hypoglycémie :

- hypoglycémie légère - nausées, agitation et irritabilité, faim, froid, peau moite, transpiration excessive, tremblements, tachycardie, engourdissement des doigts et des lèvres ;

- hypoglycémie modérée (peut affecter le cerveau) - humeurs ambivalentes, incapacité à se concentrer, étourdissements, maux de tête, vision floue, fatigue, faiblesse, manque de coordination, difficulté à parler et à marcher ;

- hypoglycémie sévère (affecte le cerveau) - hypothermie, coma, convulsions.

Selon le type d'hypoglycémie, le traitement est administré comme suit :

- hypoglycémie aiguë - consiste à consommer des aliments ou des boissons sucrés, à injecter une dose concentrée de glucose ou de glucagon pour stimuler l'action du glucose stocké dans le foie et les muscles ;

- hypoglycémie chronique - le traitement diffère selon les causes qui déterminent l'hypoglycémie (foie, pancréas, maladies de l'estomac, insuffisance rénale, etc.) et implique un traitement médicamenteux pour remédier à ces causes, mais aussi un régime alimentaire spécifique associé à des exercices physiques.

HYPERGLYCÉMIE

L'augmentation de la glycémie peut avoir plusieurs causes et se retrouve également chez les personnes en bonne santé si l'analyse sanguine est faite :

- dans un intervalle de moins de 3 heures après le dernier repas ou consommation de liquides contenant du sucre ;

- après une consommation accrue de sucreries ;

- après un traumatisme physique ou mental (stress) ou qui ont été traités avec certains médicaments.

Dans toutes ces situations, la glycémie revient à la normale après la disparition de la cause à l'origine de l'augmentation.

Il est bon de mesurer la glycémie au moins une fois par an, notamment pour certaines catégories de personnes, telles que :

- les personnes ayant des parents proches (degré I ou II) atteints de diabète ;

- les personnes sujettes à l'obésité ;

- ceux qui remarquent qu'ils ont trop d'appétit ou qu'ils mangent plus que d'habitude ;

- les personnes ayant une soif inextinguible ou qui boivent plus de 3-4 L d'eau par jour, même en saison froide ;

- ceux qui urinent en grande quantité, plus de 2-3 L par jour.

Une glycémie élevée peut également survenir chez des patients atteints de maladies des glandes endocrines, qui ont pour rôle de réguler la concentration de glucose dans le sang. Ainsi, la sécrétion excessive d'hormones par certaines glandes (hypophyse, thyroïde, surrénales) peut produire une hyperglycémie.

La plus grande augmentation de la glycémie et le maintien de valeurs élevées à long terme se retrouvent dans le diabète sucré ou le diabète pancréatique.

Le diabète sucré peut être de type 1 ou de type 2, selon l'incapacité du pancréas à produire de l'insuline - diabète de type 1 ou le fait que l'insuline produite par le pancréas est insuffisante - diabète de type 2.

Caractéristiques du diabète de type 1 :

- la cause exacte n'est pas entièrement connue, mais elle est liée au fait que le système immunitaire attaque les cellules bêta du pancréas, responsables de la production d'insuline ;

- est fréquemment diagnostiquée dans l'enfance et avant l'âge de 35 ans ;

- il n'est pas associé à un excès de poids et représente 10 % de tous les cas de diabète ;

- des oscillations importantes de la glycémie se produisent en peu de temps ;

- perte de poids sans régime;

- l'apparition de glucose et de corps cétoniques dans les urines.

Le traitement pour contrôler le diabète de type 1 consiste en des injections d'insuline et une autosurveillance périodique de la glycémie, selon les recommandations du spécialiste.

Caractéristiques du diabète de type 2 :

- la cause du diabète de type 2 est l'incapacité de l'organisme à utiliser efficacement l'insuline produite par le pancréas, phénomène également appelé résistance à l'insuline. Au fil du temps, cela conduit à la destruction des cellules bêta qui aident à produire de l'insuline ;

- c'est la forme de diabète la plus fréquente (90% des cas) ;

- elle est généralement diagnostiquée chez les personnes de plus de 35 ans (mais elle peut survenir à tout âge) ;

- est fréquemment associée à l'obésité, à la sédentarité et au mode de vie chaotique ;

- la glycémie a des valeurs de modérément élevées à élevées, sur de longues périodes de temps ;

- du glucose peut apparaître dans les urines.

Le traitement du diabète de type 2 a pour rôle de contrôler la glycémie et consiste à réduire les portions alimentaires, le poids corporel, la pratique d'exercices physiques et l'élimination des habitudes néfastes (tabagisme, consommation excessive d'alcool, stress). Il peut également être nécessaire de prendre des médicaments antidiabétiques oraux ou, dans les cas plus graves, de l'insuline. Le médecin spécialiste choisira le meilleur traitement en fonction des besoins du patient.