Les termes taux de sucre dans le sang, concentration de sucre dans le sang, taux de glucose dans le sang et glycémie font tous référence à la quantité quantifiable de glucose présente dans le sang. Cette concentration est rigoureusement contrôlée par l'organisme pour maintenir l'homéostasie métabolique.
Le taux de sucre dans le sang, la concentration de sucre dans le sang, le taux de glucose dans le sang ou la glycémie est la mesure du glucose concentré dans le sang. Le corps régule étroitement la glycémie dans le cadre de l'homéostasie métabolique.
Chez un humain adulte pesant environ 70 kg (154 lb), environ quatre grammes de glucose dissous, également appelé glucose sanguin, sont constamment présents dans le plasma sanguin. Le glucose qui ne circule pas activement est stocké sous forme de glycogène dans les cellules des muscles squelettiques et du foie. Pendant les périodes de jeûne, la glycémie est maintenue grâce à la libération précise de glucose à partir de ces réserves de glycogène hépatique et musculaire, préservant ainsi l'homéostasie. Le glucose est acheminé des intestins ou du foie vers divers tissus corporels via le système circulatoire. L'absorption cellulaire du glucose est principalement régie par l'insuline, une hormone synthétisée dans le pancréas. Lorsqu'il pénètre dans une cellule, le glucose sert de substrat énergétique par la voie métabolique de la glycolyse.
Le maintien de concentrations de glucose appropriées chez l'homme est crucial pour le fonctionnement optimal de nombreux tissus, notamment le cerveau, qui représente environ 60 % de l'utilisation du glucose sanguin chez les individus sédentaires et à jeun. À l'inverse, une augmentation soutenue de la glycémie peut induire une toxicité du glucose, une condition impliquée dans un dysfonctionnement cellulaire et toute une gamme de pathologies collectivement appelées complications du diabète.
En général, les concentrations de glucose sont à leur plus bas niveau le matin, avant le premier repas, puis augmentent de plusieurs millimoles par litre pendant une à deux heures après les repas.
Une glycémie anormalement et persistante élevée est médicalement appelée hyperglycémie, tandis que des niveaux diminués sont désignés. hypoglycémie. Le diabète sucré est défini par une hyperglycémie chronique provenant de diverses étiologies et représente le trouble le plus important associé à une altération de la régulation de la glycémie. De plus, le diabète sucré se manifeste fréquemment par des épisodes d'hypoglycémie. Il existe diverses méthodologies pour évaluer et quantifier la glycémie.
La consommation d'alcool induit initialement une élévation transitoire de la glycémie, suivie d'une tendance ultérieure à la baisse des niveaux. De plus, des agents pharmacologiques spécifiques possèdent la capacité d'augmenter ou de diminuer les concentrations de glucose.
Unités de mesure
Au Royaume-Uni, dans les pays du Commonwealth (par exemple, Australie, Canada, Inde) et dans les pays de l'ex-URSS, les mesures de glycémie sont indiquées sous forme de concentrations molaires, plus précisément en millimoles par litre (mmol/L), souvent abrégées en mM. À l'inverse, aux États-Unis, en Allemagne, au Japon et dans de nombreux autres pays, ces valeurs sont présentées sous forme de concentrations massiques, généralement en milligrammes par décilitre (mg/dL).
Plage de référence pour les valeurs normales
Physiologie humaine
Pour les personnes non diabétiques, une glycémie à jeun normale est considérée comme comprise entre 3,9 et 5,5 mmol/L (70 à 100 mg/dL).
L'American Diabetes Association recommande une plage cible de glycémie à jeun comprise entre 3,9 et 7,2 mmol/L (70 à 130 mg/dL) pour les patients diabétiques. De plus, les niveaux de glucose postprandiaux, mesurés deux heures après les repas, devraient idéalement rester inférieurs à 10 mmol/L (180 mg/dL), tel qu'évalué par un glucomètre.
Il est important de noter que les plages de référence normales peuvent présenter des variations mineures selon les laboratoires. Dans des conditions optimales, l'homéostasie du glucose fonctionne pour restaurer la glycémie à un intervalle contraint, généralement entre 4,4 et 6,1 mmol/L (79 à 110 mg/dL), tel que déterminé par un test de glycémie à jeun.
La concentration moyenne mondiale de glucose plasmatique à jeun chez l'homme est d'environ 5,5 mmol/L (100 mg/dL) ; cependant, cette valeur est sujette à des fluctuations diurnes. Chez les personnes non diabétiques qui ne jeûnent pas, la glycémie reste généralement inférieure à 6,9 mmol/L (125 mg/dL).
Malgré une variabilité considérable dans les intervalles entre les repas ou la consommation peu fréquente de repas riches en glucides, les concentrations de glucose dans le sang humain persistent généralement dans la plage physiologique. Néanmoins, chez les personnes non diabétiques, les taux de glucose postprandiaux peuvent monter transitoirement jusqu'à 7,8 mmol/L (140 mg/dL) ou légèrement plus.
La quantité absolue de glucose présente dans le sang et les autres fluides corporels est remarquablement faible. Par exemple, chez un homme adulte en bonne santé pesant 75 kg (165 lb) et ayant un volume sanguin de 5 L, une glycémie de 5,5 mmol/L (100 mg/dL) correspond à environ 5 g, ce qui est comparable à une seule cuillère à café de sucre. Cette quantité minimale en circulation est en partie attribuable aux modifications enzymatiques du glucose, telles que l'ajout de phosphate ou d'autres groupes fonctionnels, qui facilitent son afflux continu dans les cellules.
Physiologie animale non humaine
En règle générale, les ruminants domestiques présentent des concentrations de glucose dans le sang inférieures à celles de nombreuses espèces de mammifères monogastriques ; cependant, cette observation générale ne s’applique pas aux ruminants sauvages ni aux camélidés. Les plages de référence de glycémie déclarées (en mg/dL) comprennent 42 à 75 pour les vaches, 44 à 81 pour les moutons et 48 à 76 pour les chèvres, contrastant avec des plages plus élevées telles que 61 à 124 pour les chats, 62 à 108 pour les chiens, 62 à 114 pour les chevaux, 66 à 116 pour les porcs, 75 à 155 pour les lapins et 90 à 140 pour des lamas. Un intervalle de référence de 90 % pour la glycémie chez les chèvres de montagne capturées (Oreamnos americanus) a été documenté comme étant compris entre 26 et 181 mg/dL, sans impact perceptible du stress de capture sur ces mesures. Les bélugas présentent une plage estimée de glycémie de 25 à 75 pour cent, comprise entre 94 et 115 mg/dL. Une seule étude suggère une plage de glycémie à 95 pour cent comprise entre 28 et 140 mg/dL pour le rhinocéros blanc. Les phoques du Groenland ont une plage de glycémie déclarée de 4,9 à 12,1 mmol/L (équivalent à 88 à 218 mg/dL), tandis que les phoques à capuchon présentent une plage de 7,5 à 15,7 mmol/L (environ 135 à 283 mg/dL).
Règlement
Les mécanismes homéostatiques du corps maintiennent les concentrations de glucose dans le sang dans une plage physiologique étroitement contrôlée. Cette régulation implique plusieurs systèmes en interaction, le contrôle hormonal étant le facteur prédominant.
Les niveaux de glucose dans le sang sont influencés par deux voies métaboliques distinctes et mutuellement antagonistes :
- Les hormones cataboliques, notamment le glucagon, le cortisol et les catécholamines, augmentent la glycémie.
- À l'inverse, l'hormone anabolisante insuline réduit la glycémie, un processus complété par un mécanisme impliquant l'enzyme AMPK activée lors de l'activité des muscles squelettiques.
Ces hormones proviennent des îlots pancréatiques, qui sont des amas de tissus endocriniens comprenant quatre types de cellules distincts : les cellules alpha (A), les cellules bêta (B), les cellules delta (D) et les cellules F. Plus précisément, les cellules alpha sécrètent du glucagon, tandis que les cellules bêta produisent de l'insuline. Ces hormones régulent collectivement les concentrations de glucose dans le sang via une boucle de rétroaction négative, un mécanisme par lequel le résultat d'un processus inhibe ou réduit l'entrée. Au sein de ce système, l’insuline réduit les taux de glucose circulant ; par la suite, la diminution de la glycémie qui en résulte stimule la sécrétion de glucagon, perpétuant ainsi le cycle de régulation.
Le maintien d'une glycémie stable nécessite des ajustements dans la sécrétion et l'action de l'insuline, du glucagon, de l'épinéphrine et du cortisol. Chaque hormone joue un rôle distinct dans ce processus de régulation. En cas d’hyperglycémie, l’insuline signale aux muscles d’absorber le surplus de glucose pour la synthèse et le stockage du glycogène. À l’inverse, le glucagon est libéré en réponse à l’hypoglycémie, incitant les tissus à mobiliser le glucose à partir des réserves de glycogène. L'épinéphrine prépare les systèmes musculaire et respiratoire à une activité accrue lors d'une réponse de « combat ou fuite ». Enfin, le cortisol fournit du carburant métabolique à l'organisme pendant les périodes de stress important.
Anormalités
Hyperglycémie
Une glycémie élevée et soutenue supprime gravement l'appétit. L'hyperglycémie chronique est associée à de nombreuses complications de santé, telles que les maladies cardiovasculaires, le cancer et des lésions oculaires, rénales et nerveuses.
Des concentrations de glucose dans le sang dépassant 16,7 mmol/L (300 mg/dL) peuvent entraîner des complications potentiellement mortelles. De tels niveaux s'accompagnent souvent d'une augmentation significative des corps cétoniques (dépassant ceux observés lors de régimes très faibles en glucides), pouvant précipiter une acidocétose. L'American Diabetes Association (ADA) conseille une consultation médicale si la glycémie atteint 13,3 mmol/L (240 mg/dL) et recommande une intervention d'urgence à 15 mmol/L (270 mg/dL) si des corps cétoniques sont détectés. Le diabète sucré représente l’étiologie la plus répandue de l’hyperglycémie. Dans les cas où le diabète est la cause sous-jacente, des médicaments antidiabétiques sont couramment prescrits. Pour de nombreux patients, les agents antidiabétiques établis et bien caractérisés comme la metformine sont considérés comme les options les plus sûres, les plus efficaces, les plus rentables et les plus tolérables pour la gestion de la maladie. Les approches thérapeutiques varient en fonction du type spécifique de diabète et des réponses individuelles des patients au traitement. Les modifications alimentaires et les programmes d'exercice font également partie intégrante des plans de gestion du diabète.
Certains médicaments, en particulier les composés stéroïdiens tels que la cortisone, l'hydrocortisone, la prednisolone, la prednisone et la dexaméthasone, peuvent induire une glycémie élevée chez les personnes atteintes de diabète.
Faible taux de sucre dans le sang
Une glycémie inférieure à 70 mg/dL est cliniquement définie comme une hypoglycémie. Cette condition est particulièrement répandue chez les personnes atteintes de diabète de type 1. Divers facteurs peuvent précipiter l'hypoglycémie, notamment une administration excessive d'insuline, un apport insuffisant en glucides, la consommation d'alcool, une exposition à haute altitude, la puberté et les menstruations. Si la glycémie diminue excessivement, une hypoglycémie grave potentiellement mortelle peut s’ensuivre. Les manifestations cliniques peuvent inclure la léthargie, les troubles cognitifs, l'irritabilité, les tremblements, la faiblesse musculaire des extrémités, la pâleur, la transpiration et la perte de conscience.
Des mécanismes rapides et efficaces sont impératifs pour rétablir une glycémie adéquate après une hypoglycémie extrême (définie comme inférieure à 2,2 mmol/L ou 40 mg/dL), évitant ainsi de graves séquelles d'insuffisance en glucose, telles que la confusion ou l'instabilité, et dans les cas graves. (en dessous de 0,8 mmol/L ou 15 mg/dL), perte de conscience et convulsions. Tout en reconnaissant les complications potentiellement graves à long terme associées à l'hyperglycémie, notamment le diabète, le prédiabète, l'obésité, l'hyperlipidémie et l'hypertension, l'hypoglycémie aiguë sévère constitue généralement une menace immédiate plus importante que l'hyperglycémie. Cela est principalement dû au rôle essentiel du glucose dans le métabolisme, la nutrition cellulaire et le fonctionnement optimal des organes vitaux. Cette criticité est particulièrement prononcée pour les organes métaboliquement actifs, tels que le foie et le cerveau, qui exigent un apport constant et régulé de glucose sanguin. L'hypoglycémie symptomatique est fréquemment liée au diabète et à un dysfonctionnement hépatique, notamment pendant les périodes nocturnes ou postprandiales. Les facteurs contributifs peuvent inclure un traitement inadéquat ou inapproprié, une malabsorption des glucides, un effort physique excessif ou certains agents pharmacologiques. Des étiologies moins courantes, telles que diverses tumeurs malignes, peuvent également y contribuer. De plus, la famine, potentiellement due à des troubles de l’alimentation comme l’anorexie mentale, peut finalement provoquer une hypoglycémie. La présentation des épisodes hypoglycémiques présente une variabilité considérable selon les individus et selon les différentes occurrences, à la fois en termes de gravité et de rapidité d'apparition. Dans les cas graves, une intervention médicale immédiate est cruciale, car une glycémie très basse peut entraîner des lésions cérébrales et tissulaires irréversibles et, à terme, la mort.
Mesure du glucose
Historiquement, la mesure de la glycémie nécessitait une ponction veineuse pour prélever un échantillon de sang ; cependant, depuis 2015, la surveillance continue de la glycémie, à l'aide d'une électrode sous-cutanée, est devenue une alternative disponible. À partir de 2023, les deux méthodologies entraînent des coûts d'approvisionnement annuels s'élevant à plusieurs centaines de dollars ou d'euros.
Source d'échantillon
Chez les individus à jeun, les concentrations de glucose dans le sang artériel, veineux et capillaire présentent des niveaux comparables. À l’inverse, en postprandial, les taux de glucose sanguin capillaire et artériel peuvent être considérablement élevés par rapport aux taux veineux. Bien que ces écarts soient très variables, une enquête a révélé qu'après l'ingestion de 50 grammes de glucose, "la concentration moyenne de glucose dans le sang capillaire est supérieure de 35 % à la concentration moyenne de glucose dans le sang veineux".
Type d'échantillon
Les dosages de glucose sont effectués sur du sang total, du plasma ou du sérum. Historiquement, les valeurs de glycémie étaient rapportées sur la base du sang total ; cependant, la pratique contemporaine des laboratoires consiste principalement à mesurer et à rapporter les concentrations de glucose plasmatique ou sérique. Les érythrocytes possèdent une plus grande concentration de protéines (par exemple, l'hémoglobine) que le sérum, ce qui entraîne une teneur en eau plus élevée du sérum et, par conséquent, une plus grande concentration de glucose dissous que le sang total. Un facteur de conversion de 1,14, appliqué aux valeurs de glycémie dans le sang total, est généralement utilisé pour approximer les taux de glucose sérique ou plasmatique.
Pour éviter la contamination des échantillons de sang par des liquides intraveineux, une attention méticuleuse doit être portée au prélèvement d'échantillons du bras controlatéral jusqu'à l'endroit où une ligne intraveineuse est insérée. Alternativement, le sang peut être collecté dans le bras ipsilatéral après l'arrêt de la perfusion intraveineuse pendant au moins 5 minutes et le membre a été surélevé pour faciliter le drainage des liquides perfusés de la veine. Le non-respect de ces précautions peut entraîner des erreurs analytiques substantielles ; par exemple, une simple contamination de 10 % avec une solution de dextrose à 5 % (D5W) peut élever la concentration de glucose d'un échantillon de 500 mg/dL ou plus. La concentration physiologique de glucose dans le sang est intrinsèquement faible, même dans les états hyperglycémiques.
Techniques de mesure
La mesure du glucose utilise principalement deux méthodologies distinctes. L'approche initiale, encore utilisée dans certains contextes, repose sur une réaction chimique exploitant les propriétés réductrices non spécifiques du glucose avec une substance indicatrice, qui subit un changement de couleur lors de la réduction. Cependant, comme d’autres constituants sanguins, tels que l’urée (qui peut être élevée chez les patients urémiques), possèdent également des capacités réductrices, cette technique peut donner des résultats inexacts dans des scénarios spécifiques, avec des erreurs signalées allant de 5 à 15 mg/dL. Une méthode plus contemporaine, employant des enzymes hautement spécifiques au glucose, atténue considérablement ce type d’imprécision de mesure. Les enzymes les plus fréquemment utilisées dans ce contexte sont la glucose oxydase et l'hexokinase. De plus, les concentrations moyennes de glucose dans le sang peuvent être évaluées en quantifiant les taux d'hémoglobine glyquée, qui reflètent les taux de glucose moyens au cours des 120 jours précédents environ.
En règle générale, le système de détection chimique de l'une ou l'autre méthode est intégré dans une bandelette de test, qui est insérée dans un lecteur avant qu'un échantillon de sang ne soit appliqué. Les configurations des bandelettes réactives et leurs formulations chimiques précises sont spécifiques aux systèmes de compteurs individuels et ne sont pas interchangeables. Historiquement, certaines bandelettes de test étaient interprétées en comparant visuellement leur changement de couleur à un tableau de référence fourni sur l'étiquette du flacon, après une réaction minutée et le retrait de l'échantillon de sang. Bien que ces bandelettes restent utilisées pour l’analyse du glucose urinaire, elles sont considérées comme obsolètes pour les mesures de la glycémie en raison de leurs taux d’erreur intrinsèquement plus élevés. Les sources d'erreur courantes avec les bandelettes de test comprenaient l'âge des bandelettes et l'exposition à des températures ou à une humidité élevées. Pour une précision accrue, les mesures de glycémie sont effectuées dans des laboratoires médicaux, utilisant fréquemment des enzymes hexokinase, glucose oxydase ou glucose déshydrogénase.
Quelle que soit la méthode utilisée, les mesures de glucose urinaire offrent beaucoup moins d'utilité clinique. Chez les personnes ayant une fonction rénale normale, le glucose n'est pas détectable dans l'urine à moins que le seuil rénal de réabsorption du glucose n'ait été dépassé. Ce seuil est considérablement plus élevé que les concentrations de glucose typiques et indique un état hyperglycémique sévère préexistant. Néanmoins, en raison du stockage de l'urine dans la vessie, tout glucose détecté peut refléter une production à tout moment depuis la dernière miction de la vessie. Compte tenu des fluctuations rapides des conditions métaboliques influencées par divers facteurs, la glycémie fournit des informations rétrospectives et n’offre aucune indication précoce de l’évolution des changements physiologiques. Par conséquent, la surveillance de la glycémie est nettement plus avantageuse tant pour l’évaluation clinique que pour l’autosurveillance du patient. La normalisation et la publication initiale des taux de glucose urinaire sains ont été réalisées par Hans Renschler en 1965.
Une approche non invasive émergente pour la surveillance du taux de glucose implique l'analyse d'un condensat respiratoire expiré. Cette méthodologie nécessite cependant l'utilisation de biocapteurs de glucose très sensibles.
Corrélation clinique
La glycémie à jeun, déterminée après un jeûne de 8 heures, sert d'indicateur principal de l'homéostasie globale du glucose, principalement parce qu'elle élimine les facteurs de confusion tels que la prise alimentaire. Diverses conditions influençant les niveaux de glucose sont présentées dans le tableau ci-joint. Les écarts par rapport aux valeurs normales dans les résultats de ces tests signifient généralement une dérégulation au sein des mécanismes de contrôle complexes régissant le métabolisme du glucose.
La réponse métabolique à une provocation glucidique est efficacement évaluée par un taux de glucose postprandial, mesuré deux heures après un repas ou une charge de glucose standardisée. De plus, le test de tolérance au glucose, qui implique plusieurs mesures chronométrées après une prise orale standardisée de glucose, est utilisé pour faciliter le diagnostic du diabète.
Les taux d'erreur associés aux systèmes de mesure de la glycémie présentent une variabilité, en fonction du laboratoire spécifique et des méthodologies utilisées. Les techniques colorimétriques sont susceptibles d'être biaisées par des altérations de couleur dans les bandelettes de test, potentiellement causées par une contamination aéroportée ou transmise par les doigts, ou par des interférences avec la source lumineuse ou le capteur par des contaminants teintants. À l’inverse, les techniques de mesure électrique démontrent une sensibilité réduite à ces erreurs particulières, même si elles peuvent être sujettes à d’autres types d’imprécisions. Pour la surveillance à domicile, la considération primordiale n’est pas la précision absolue mais plutôt le suivi cohérent des tendances. Par conséquent, un système qui s’écarte constamment de 10 % peut avoir un impact clinique minime, à condition que les changements, tels que ceux résultant de l’exercice ou des ajustements médicamenteux, soient surveillés de manière fiable. Aux États-Unis, les lecteurs de tests sanguins à usage domestique doivent être approuvés par la Food and Drug Administration fédérale avant d'être distribués commercialement.
Au-delà de l'apport alimentaire, plusieurs facteurs influencent la glycémie. Par exemple, les infections et le stress physique et psychologique modifient généralement les concentrations de glucose dans le sang. De même, l’exercice, en particulier lorsqu’il est prolongé ou effectué longtemps après le dernier repas, a également un impact sur ces niveaux. Néanmoins, chez la plupart des individus, le corps maintient efficacement la glycémie dans une plage étroite et stable.
- Surveillance de la glycémie
- Reconnaissance des glucides par les acides boroniques
Références
Henry JB (2001). Diagnostic clinique et gestion par méthodes de laboratoire (20e éd.). Philadelphie : Saunders. ISBN978-0721688640.
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- Glucose (sang, sérum, plasma) : monographie des analytes – The Association for Clinical Biochemistry and Laboratory Medicine