Le foie, un des organes clés dans la régulation de la glycémie

Expériences historiques (1855) de Claude Bernard

Comparaison à des expériences actuelles réalisées en classe (2013)

Expérience du foie lavé recherche du glucose hépatique

• Contexte ayant amené à cette expérience historique en 1855

L’ensemble des biologistes de l’époque (vers 1848) pense que l’organisme

animal détruit le sucre et ne peut en produire contrairement aux végétaux.

Claude Bernard cherche donc les organes responsables de cette destruction

(poumons ? Foie ? ...).Il réalise de nombreuses expériences et mesures:

quantité de glucose dans le sang en différentes zones du corps, sur des

animaux vivants ou morts, à jeun ou ayant été nourri avec des glucides.

N’arrivant pas à expliquer les résultats, il émet une nouvelle hypothèse: le

glucose peut être formé par l’animal.

Expérience du foie lavé Matériel

Matériel historique 1855

Lavage du foie

• A -> Réservoir d’eau dont le piston P est terminé à sa partie supérieure par une fourche sur laquelle passe une

borne de caoutchouc C , déstinée à augmenter la pression sous laquelle l’eau s’écoulera par le tube

flexible entre R et R’

• RR’ -> robinets

• T -> tube engagé dans la veine porte V

• F -> foie de lapin

• E,E’ -> eau de lavage s’écoulant par les veines sus-hépatiques

Nouvelles recherches expérimentales sur les phénomènes glycogéniques du foie mars 1857 éditions Baillière

Expérience du foie lavé Matériel

Matériel lycée 2013

– foie frais (volaille), (ou muscle pour témoin comme sur la photo)

– 3 bandelettes test glucose,

– eau distillée,

– Ciseaux forts

– Bécher

– Passoire

Expérience du foie lavé protocoles

Protocole historique 1855 • « J'ai choisi un chien adulte, vigoureux et

bien portant, qui depuis plusieurs jours était

nourri exclusivement avec de la viande, et je

le sacrifiai par la section du bulbe rachidien,

sept heures après un repas copieux de

tripes. »

• un lavage à l'eau froide par la veine porte

avec le matériel vu précédemment

• Tester la réduction du liquide cupro-

potassique (recherche glucose) sur le foie

frais

• Tester la réduction du liquide cupro-

potassique sur le liquide en contact avec le

foie frais depuis 24 heures

Protocole lycée 2013 • Laver environ 20 g de foie sous l’eau du

robinet afin d’enlever toute trace de sang.

• Découper l’échantillon en morceaux d’environ 2 cm3.

• Placer les morceaux dans un bécher, recouvrir d’eau distillée, agiter légèrement

• Rechercher la présence de glucose dans l’eau.

• Relaver à nouveau les morceaux en les plaçant dans une passoire sous le robinet pendant 5 minutes , replacer les morceaux dans un bécher propre et recouvrir d’eau distillée

• Rechercher de suite le glucose dans l’eau.

• Abandonner l’ensemble à la température ambiante pendant 20 minutes environ.

• Rechercher à nouveau la présence de glucose dans l’eau.

Expérience témoin avec un autre organe : le muscle

Protocole historique 1855 Protocole lycée 2013 • Idem foie mais avec 20 g de muscle.

• Idem foie mais avec du muscle.

• Claude Bernard teste aussi la présence de

sucre sur du foie bouilli (décoction de foie)

Expérience du foie lavé tests d’identification des molécules

historique

lycée 2013

Barreswil, ami chimiste de

Claude Bernard, met au point en

1844 le réactif cupro-

potassique pour mettre en

évidence le glucose. Il deviendra

après amélioration par Fehling en

1848 la liqueur de Fehling

encore utilisée aujourd’hui pour la

mise en évidence des sucres

réducteurs.

Aujourd’hui nous pourrions encore

utiliser la liqueur de Fehling pour

mettre en évidence le glucose mais

nous avons préféré les bandelettes

tests glucose.

Coloration en fonction de la

quantité de glucose

nulle faible forte

Expérience du foie lavé résultats

historique lycée 2013

Temps (en minutes)

0 5 20

Recherche glucose dans le milieu

Absence Absence Traces

Tableau des résultats expérimentaux du « foie lavé »

qui met en évidence la quantité de glucose libérée, par

le foie plongé dans l’eau, au cours du temps

Pélèvements réalisé

Liquide de lavage foie frais

Décoction de foie (foie bouilli)

Liquide de lavage foie frais 24 h après

Recherche glucose

négative négatives positive

Tableau des résultats expérimentaux du « foie

lavé », qui met en évidence la quantité de glucose

dans différentes solutions

D’après Nouvelles recherches expérimentales sur les phénomènes glycogéniques du foie mars 1857 éditions Baillière

• « Cette expérience prouve clairement, comme nous l'avons avancé,

que dans un foie frais à l'état physiologique, c'est-à-dire en fonction, il y

a deux substances à savoir : 1° le sucre très soluble dans l'eau et qui

est emporté avec le sang par le lavage; 2° une autre matière assez peu

soluble dans l'eau pour qu'elle soit restée fixée au tissu hépatique

après que celui-ci avait été dépouillé de son sucre et de son sang par

un lavage de quarante minutes. C'est cette dernière substance qui,

dans le foie abandonné à lui-même, se change peu à peu en sucre par

une sorte de fermentation, ainsi que nous allons le montrer. […]

• Cette nouvelle formation de sucre dans le foie lavé est complètement

empêchée par la cuisson. »

• Claude Bernard, Compte rendu de l’académie des sciences 1855

Conclusion

Expérience (témoin) du muscle lavé recherche du glucose musculaire

résultats Evolution du taux de glucose musculaire dans l'eau distillée contenant

les muscles

Paramètres

expérimentaux Viande bouillie

dans eau distillée

Viande bouillie dans eau

distillée après avoir été lavée pendant 5min

Viande bouillie dans eau distillée

durant 20 minutes et à température

ambiante

Quantité de glucose

Nulle

Nulle

Nulle

Claude Bernard remarqua que « Lorsqu’on abandonne les muscles à

eux même, jamais il ne se forme de sucre comme dans le foie. »(…)

Bernard, Claude. - Leçons sur le diabète et la glycogénèse animale p552

Conclusion

•Il a été prouvé qu'il y avait bien présence de glycogène dans les muscles (voir expérience suivante). Seulement lorsqu'on teste la présence de

glucose dans le liquide autour du muscle, elle est nulle. Cela s'explique par le fait que le muscle possède du glycogène mais ne peut le faire

parvenir à l’extérieur du muscle ; les réserves de glycogène sont « privées ».

•Nous avons aussi prouvé la présence de glycogène dans le foie. Contrairement aux muscles, le foie a la capacité à libérer du glucose

dans le milieu extérieur, à partir des réserves de glycogène.

Recherche du glycogène hépatique

Matériel historique

A-B : extrémités de l’appareil à

déplacement

C : charbon animal servant de

filtre

E : solution glycosique

M : mèche en coton traversant le

charbon

I : éprouvette

G : glycogène précipité

V : alcool

Montage expérimental permettant de

mettre en évidence le glycogène

hépatique

Filtration du glycogène

A : filtre dans lequel on

place la « matière

glycogène » à filtrer

E : éprouvette remplie

G : filtrat qui contient du

glycogène précipité

Nouvelles recherches expérimentales sur les phénomènes glycogéniques du foie mars 1857 éditions Baillière Figure 2

Figure 3

Recherche du glycogène hépatique Matériel

lycée 2013 • Foie frais ou congelé

• Un bec électrique

• Ciseaux forts

• 2 béchers moyens

• Entonnoir avec 3 papiers filtres

• Pissette d’eau distillée

• Mortier et pilon

• Acide chlorhydrique

• Alcool

• Eau iodée

• Portoir, 3 tubes à essai et un bouchon

Recherche du glycogène hépatique Protocoles

historique lycée 2013 • Couper 5 g. de foie en petits cubes, et recouvrir

d’eau distillée

• faire bouillir dans de l’eau distillée,

• égoutter à l’aide de la passoire

• broyer dans un mortier avec le pilon, verser le broyat d’organe dans un bécher, bien récupérer l’ensemble en rinçant avec un peu d’eau distillée si nécessaire, ajouter environ 10 mL d’eau distillée

• porter à nouveau à ébullition,

• Filtrer au dessus d’un tube à essai

• ajouter 10 gouttes d’acide chlorhydrique au filtrat,

• filtrer à nouveau au dessus d’un tube à essai

• ajouter de l’alcool (4 fois le volume du filtrat), boucher et agiter doucement

• filtrer, récupérer le précipité dans le filtre à l’aide d’une spatule, et le déposer dans un tube à essai

• Dissoudre le précipité dans quelques millilitres d’eau distillée (4 mL environ),

• ajouter 1 mL d’eau iodée.

Nouvelles recherches expérimentales sur les phénomènes glycogéniques du foie mars 1857 éditions Baillière

• « Couper par tranche le foie d’un animal en pleine digestion

• Le jeter dans un peu d’eau bouillante

• Puis, lorsque le tissu est crispé, le broyer dans un mortier aussi finement que possible

• Le faire cuire de nouveau dans l’eau bouillante »(…)

• Exprimer « le tissu du foie dans un linge ou mieux sous une presse. On obtient ainsi un liquide très opalin auquel on ajoute du charbon animal, de manière à faire une sorte de pâte. On fait chauffer un peu cette bouillie et on la verse dans un appareil à déplacement (voir matériel figure 2 )(…) Par des lavages successifs, on épuise le charbon de toute la matière glycogène qu’il contient (…) la matière glycogène se redissout dans l’eau; on reçoit ensuite dans l’alcool la liqueur blanchâtre qui filtre; elle y forme un précipité d’une grande blancheur.

• Autre cas, « si la matière glycogène est unie à de la gélatine (foie fœtus et bœuf), pas de charbon mais de l’alcool puis faire redissoudre le précipité dans de l’eau froide sur un filtre (voir matériel figure 3). »

Recherche du glycogène hépatique

L’ajout d’alcool fait précipiter le glycogène,

le contenu du tube devient trouble.

Précipité de glycogène hépatique

Recherche du glycogène hépatique Témoins

historique lycée 2013

• Réaliser la même expérience avec du muscle frais (recherche du glycogène musculaire)

• Préparer un tube à essai avec quelques millilitres de glycogène d’huitre, ajouter 1 mL d’eau iodée

• Préparer un tube à essai avec quelques millilitres d’eau distillée, ajouter 1 mL d’eau iodée

• Plonger le muscle dans l'eau bouillante

• Mesurer la masse obtenue

• Rajouter 3 à 4 fois le volume du filtrat en

alcool à 40°C

• Récupérer par filtration

• Faire bouillir le filtrat pendant 30 minutes

avec une solution de potasse

• Ajout d'alcool et d'acide acétique

• Précipité une dernière fois par l'alcool.

Glycogène d’huitre*

+ eau iodée

Glycogène d’huitre*

+ eau iodée

Glycogène de foie

broyé +

eau iodée

Glycogène de muscle

broyé +

eau iodée

Eau*+ eau

iodée Eau* + eau

iodée

résultats

* témoins

Le glycogène est un polymère du glucose, (C6H10O5)n

Il a été découvert et nommé par Claude Bernard en 1856.

Mise en évidence : Soluble dans l’eau avec opalescence Insoluble dans l’alcool Brun acajou en présence de l’eau iodée* (eau iodée jaune orangée en absence de glycogène). * en réalité le terme correct est lugol ou solution d’iodure de potassium iodée

http://archive.org/stream/leonssurlespr02bern#page/106/mode/2up

Leçons sur les propriétés physiologiques et les altérations pathologiques des liquides de l'organisme, Claude BERNARD, editions Baillière et fils, 1859

« Prétendrait-on nous objecter qu’il y a encore des points à élucider dans les questions soulevées par nos travaux ? Nous sommes loin de le nier. A mesure qu’on marche dans la science, l’horizon s’agrandit toujours; et, comme le dit Priestley, un point élucidé en fait naître douze nouveaux qu’il faudrait s’appliquer à résoudre. C’est à la solution de ces questions nouvelles, qui naissent de la découverte des faits, que devraient s’appliquer ceux qui abordent la physiologie expérimentale. »

Bibliographie/ sitographie :

Nouvelles recherches expérimentales sur les phénomènes glycogéniques du foie mars 1857 éditions Baillière :

Expérience foie lavé p 4

http://web2.bium.univ-paris5.fr/livanc/?p=1&cote=clber077&do=page

Expérience recherche glycogène p 5

Leçons sur le diabète et la glycogénèse animale, 1877, éditions Baillière

Expérience historique muscle lavé -

http://www2.biusante.parisdescartes.fr/livanc/?p=577&cote=164221x09&do=page

Autres

http://www2.biusante.parisdescartes.fr/livanc/?p=576&cote=164221x09&do=page

Introduction à l'étude de la médecine expérimentale, p. 293 et passim :

http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/btv1b86120273/f303.image.r=claude%20bernard.langFR

P 119 à 121 voir pour le glycogène

Leçons sur les propriétés physiologiques et les altérations pathologiques des liquides de

l'organisme. 1859

Expérience du foie lavé http://archive.org/stream/leonssurlespr02bern#page/106/mode/2up P 106

Spé SVT, 2013,

année du

bicentenaire de la

naissance de

Claude Bernard

Merci aux techniciennes Mesdames Ramin et Mignon - Merci à Mme Martine Courtois

Cynthia, Bilal, Maud, Hugo, Florian, Amélie, Séverine, Doriane, Soumya, Thomas, Clara, Charlotte, Fanny, Sirine, Coline,

Mme Lioger