Thème pédagogique : Le contrôle des flux de glucose, source essentielle d’énergie des cellules musculaires.

Niveau : Terminale spécialité SVT

Partie du Programme : La glycémie dépend des apports alimentaires et est régulée par deux hormones sécrétées par le pancréas.

Activité : La double fonction du pancréas

Mise en situation et problématique :

Deux types de sécrétions sont réalisées dans l’organisme :
- des sécrétions exocrines dans le milieu extérieur (peau, tube digestif ou appareil respiratoire) comme les larmes ou encore du mucus et,
- des sécrétions endocrines dans le milieu intérieur, le sang comme les hormones.

Ainsi le pancréas produit à la fois des sécrétion exocrines sous la forme d'enzymes participant à la digestion et donc à l'apport de glucose dans l'organisme. Et il produit également des sécrétions endocrines sous la forme d'hormones, l'insuline et le glucagon. On parle de double fonction pour le pancréas.

Structure du pancréas 1. Acinus pancréatique formé de cellules fabriquant du suc pancréatique. 2. Canaux excréteurs qui se rejoignent pour former le canal pancréatique débouchant dans le duodénum. 3. Cellules des îlots de Langerhans. 4. Vaisseaux sanguins.

L'immunomarquage est une technique de biologie cellulaire qui permet de localiser, dans un tissu donné, une molécule exprimée par une cellule. Cette molécule est détectée spécifiquement par un anticorps de synthèse. Le Human Protein Atlas contient une base de données de coupes histologiques de 44 types de tissus humain étudiés par immunomarquage pour localiser les protéines qui y sont synthétisées.

Différents gènes s’exprimant dans le pancréas ont été identifiés :
AMY2, CRTC, GCG, INS, RNASE1

On cherche à partir de l’expression des gènes dans le pancréas et par l’observation microscopique du pancréas à montrer que le pancréas réalise à la fois des sécrétions exocrines et des sécrétions endocrines.

Proposer une démarche permettant, à partir de l’expression des gènes et par immunomarquage, de vérifier cette double fonction de sécrétion par le pancréas.

Aide à la réalisation :
Construire un tableau de comparaison des gènes étudiés,
Exploiter les onglets : Tissue \ RNA AND PROTEIN EXPRESSION SUMMARY,
Afficher les coupes histologiques des organes pour voir la localisation des cellules repérées par immunomarquage,
Compléter le tableau de comparaison,
Exploiter le tableau pour répondre à la problématique étudiée.

Recherche de l’expression de différents gènes dans le tissu pancréatique :

Tableau1 - Comparaison des gènes exprimés par le pancréas :

Tableau2 - Comparaison de l’expression de différents gènes par immunomarquage :

Complément : La dictionnaire de la Human Protein Atlas est une base de données histologiques qui peut permettre de préciser l'organisation du pancréas.

Voir l'article à ce propos : Découverte de la structure histologique de différents organes

Eléments de réponse :

Recherche de l’expression de différents gènes dans le tissu pancréatique :

Tableau1 - Comparaison des gènes exprimés par le pancréas :

Le pancréas produit des enzymes digestives de différentes natures (Amylase, protéases, nucléase, ..) dans ses cellules exocrines et des hormones dans ses cellules endocrines (qui correspondent aux îlots de Langerhans).

Tableau2 - Comparaison de l’expression de différents gènes par immunomarquage :

Pancréas exocrine
	Gène AMY2 Amylase	Gène CTRC Chymotrypsinogène	Gène RNASE1 nucléase
Pancréas endocrine			La coloration brune indique la fixation d’un anticorps spécifique de la protéine exprimée par le gène étudié.
	Gène INS Insuline	Gène GCC Glucagon	Echelle : Chaque disque observé à un diamètre de : 1,2 mm soit 1 200 µm

A l'échelle des tissus, le pancréas endocrine correspond à la majorité des cellules. Les cellules sont spécialisées dans la production de certaines enzymes. Certaines cellules sont plus abondantes que d'autres, cellules à amylase par rapport aux cellules à chymotrypsinogène par exemples. Les cellules endocrines sont localisées dans des zones très limitées et délimitées, les îlots de Langerhans.

Tableau 3 : Détails de la comparaison de l’expression de différents gènes par immunomarquage :

Pancréas exocrine
	Gène AMY2 Amylase	Gène CTRC Chymotrypsinogène	Gène RNASE1 nucléase
Pancréas endocrine			La coloration brune indique la fixation d’un anticorps spécifique de la protéine exprimée par le gène étudié. Chaque image est cadrée à cheval sur le pancréas endocrine (à droite) et exocrine (à gauche).
	Gène INS Insuline	Gène GCC Glucagon	Echelle : Les noyaux des cellules observées ont un diamètre d'environ : 5 µm

Au niveau cellulaire, on observe que le niveau d'expression varie selon le type de cellule. Dans les îlots de Langerhans, les cellules Alpha sont situées majoritairement à la périphérie des îlots alors que les cellules Bêta sont situées majoritairement à l'intérieur des îlots.