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Nutrition clinique et métabolisme
Volume 17, n° 2
pages 89-93 (juin 2003)
Doi : 10.1016/S0985-0562(03)00033-5
Détection du glucose : le point sur les mécanismes cellulaires et moléculaires
Glucose sensing: an update on cellular and molecular mechanisms

Luc  Pénicaud *
CHU Rangueil, UMR 5018 CNRS-UPS, IFR 31, bâtiment L1, avenue Jean-Poulhès, 31054 Toulouse cedex 05, France 

*Auteur correspondant.
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Le cerveau, et en particulier l'hypothalamus, est impliqué dans la régulation du métabolisme intermédiaire en contrôlant l'activité sécrétoire ou métabolique de différents tissus ou organes qu'il innerve via le système nerveux autonome. Les centres nerveux hypothalamiques sont informés en retour de l'état métabolique de l'individu et permettent ainsi la mise en jeu de mécanismes compensateurs. Différentes molécules (métabolites, hormones, neuropeptides) ont été impliquées comme molécule « signal », le glucose jouant probablement un rôle clé. Ainsi, il a été montré que l'activité de certains neurones de cette région varie en fonction des concentrations de glucose. Les récents développements de la biologie moléculaire et des neurosciences ont permis des avancées importantes dans la compréhension des mécanismes moléculaires à la base de ce sensing du glucose. Ces neurones possèdent un équipement proche de celui décrit dans la cellule ß du pancréas en particulier le transporteur au glucose Glut2, la glucokinase et des canaux potassiques ATP dépendants. Enfin, il a récemment été proposé que la mitochondrie, en particulier via les espèces réactives de l'oxygène produites lors de l'oxydation des substrats, joue un rôle de senseur métabolique dans certaines cellules. De tels systèmes ont été également décrits dans d'autres parties du corps et en particulier au niveau de la veine porte. Il est raisonnable de penser que des altérations dans ces systèmes de détection puissent participer à des dérégulations mises en jeu dans des pathologies métaboliques et nutritionnelles telles que l'obésité et le diabète.

Mots clés  : Hypothalamus ; Veine porte ; Neurone glucose sensible ; Glucose transporter 2 ; Glucokinase ; Canal potassique ATP dépendant ; Mitochondrie.

Abstract

The brain and particularly the hypothalamus, is involved in the regulation of metabolism by controlling either the secretory activity or the metabolic pathways of different tissues or organs. Numerous hypothalamic areas are informed in turn of the metabolic status of the individual. Various molecules (metabolites, hormones, neuropeptides) have been involved as signal, among which glucose. Thus, it has repeatedly been shown that the electrical activity of some neurones depends on glucose concentration. New insights into the cellular and molecular mechanism that support the fact that the electrical activity of some neurones depends on the glucose and/or insulin concentration, have been gained recently. Making the analogy with the beta cell of the islet of Langerhans, it has been proposed that proteins such as glucose transporter 2, glucokinase and the ATP-dependent potassium channel, could assure this sensing. Furthermore, it has been proposed that mitochondria, especially via production of reactive oxygen species during glucose oxidation, plays a role of metabolic sensor in various cells. Such glucose sensing systems have been also described outside the brain like in the portal vein. Alterations in glucodetection could participate in some extend to deregulations observed in metabolic pathologies such as obesity and diabetes.

Mots clés  : Hypothalamus ; Portal vein glucosensitive neurone ; Glucose transporter 2 ; Glucokinase ; ATP-dependent potassium channel ; Mitochondria.




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