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Glycémie et diabète

Corps humain et santé

Lycée Général et technologique

Terminale S

Introduction

Organisation des séances

Scénario organisé en 3 séances pour un total de 6h30.

  • Séance 1 : 4h00

  • Séance 2 : 1h00

  • Séance 3 : 1h30

Objectifs visés

  • Conduire une démarche d’investigation clinique pour mettre en lien diabète et dysrégulation de la glycémie.
  • Argumenter, justifier un diagnostic en s’appuyant sur des constats scientifiques.
  • Identifier les acteurs cellulaires et moléculaires qui participent à la régulation glycémique.
  • Expérimenter pour comprendre le rôle essentiel assuré par le foie dans cette régulation.
  • Comprendre et expliciter les mécanismes physiologiques mis en jeu chez un sujet normo-glycémique.
  • Prendre conscience de l’origine plurifactorielle du diabète.
  • Connaître et comprendre les différentes pratiques thérapeutiques envisagées actuellement ou dans un proche avenir pour lutter contre le diabète.

Pré-requis

Notions acquises en 1re S

  • La production et sécrétion des hormones (sexuelles en 1re S) chez le mâle et la femelle mammifères s’inscrit dans un système de régulation impliquant différentes structures anatomiques (complexe hypothalamo-hypophysaire, gonades…).
  • Un jeu finement réglé d’actions et de rétroactions permet l’activité coordonnée de ces structures anatomiques.
  • Il existe, dans l’organisme, de nombreux paramètres physiologiques faisant l’objet d’une régulation permanente.

Capacités/Compétences acquises à l’entrée en seconde

  • Connaître les étapes essentielles d’une démarche d’investigation.
  • Se questionner, formuler un problème scientifique.
  • Formuler des hypothèses recevables au regard du contexte étudié.
  • Proposer des protocoles expérimentaux permettant d’éprouver une ou des hypothèses.
  • Valider ou invalider ces hypothèses à partir d’observations, d’expériences et de l’exploitation de résultats expérimentaux.
  • Communiquer à l’aide de langages et outils adaptés.
  • Construire son compte rendu d’activité pour atteindre le ou les objectifs fixés.

Séance 1

Durée

4h00

Situation déclenchante

Témoignage d’Hugo, onze ans. Hugo décrit les symptômes cliniques qui ont permis de dépister son diabète de type 1. Une présentation rapide de ce jeune patient décrivant ces symptômes (polydipsie, polyurie, fatigue musculaire…) peut constituer une situation déclenchante pour la suite de l’étude envisagée.

Problème

Pourquoi Hugo présente-t-il ces symptômes ? Quelle en est l’origine ? Comment est-il suivi ? Comment est-il soigné ? Le traitement qu’il reçoit est-il efficace ?

Supports

  • Vidéo « C’est pas sorcier » sur lesite.tv Le diabète de type 1 (témoignage d’Hugo et commentaires de Jamie de 05 min 13 s à 06 min 50 s).
  • Bilan glycémique d’un sujet diabétique de type 1 et celui d’un sujet témoin/Bilan insulinémique d’un sujet diabétique de type 1 et celui d’un sujet témoin sur le site académique de SVT de Dijon (les représentations graphiques peuvent être ôtées).
  • Lexique présentant les définitions des termes clés rencontrés.
  • Imagerie d’îlots de Langerhans de diabétique de type 1 sur la banque d’images Serimedis de l’Inserm :
  • Les cellules immunitaires innées et les cellules T tueuses dans les îlots de Langerhans
  • Ilots de Langerhans du pancréas
  • Observations du tissu pancréatique de sujets diabétiques ou non sur l’espace SVT de l’académie de Rennes

Consigne

Hugo sait décrire quelques symptômes associés à sa pathologie. Il ne sait peut-être pas expliquer, scientifiquement, l’origine, le pourquoi de ces derniers.

Par l’utilisation et l’exploitation des ressources mises à disposition, identifiez la ou les causes responsables des symptômes présentés par Hugo. Expliquez-lui les liens existant entre cette ou ces causes et les symptômes cliniques qu’il présente.

Votre explication pourra s’appuyer sur des schémas, des photographies, des représentations graphiques. Ces documents utilisés seront légendés.

Les termes scientifiques utiles seront définis.

Activités

Les élèves disposent d’un bilan glycémique (tableau de mesures de concentration de glucose au cours de la journée) d’Hugo. Ce bilan est mis en comparaison avec celui d’un sujet normo-glycémique témoin.

La conversion de ces données tabloïdes en graphique doit permettre une lecture et analyse plus aisée des variations significatives ou non.

L’exploitation de ce suivi permet de détecter et mettre rapidement en avant l’anomalie glycémique présentée par Hugo. Cette anomalie est identifiée par comparaison avec le témoin pour lequel l’homéostasie de la glycémie est observable (normo-glycémie proche de 1g L-1).

Dans leur démarche, les élèves sont donc amenés à rechercher l’origine de cette non-régulation glycémique chez Hugo.

Leurs recherches peuvent alors se diriger vers différentes pistes : chercher le ou les organes capables d’influer sur la glycémie, exploiter le graphique présentant les variations de l’insulinémie chez Hugo ou chez un témoin à la suite d’une ingestion de glucose… Hugo présente une hypoinsulinémie significative. Cette dernière doit être relier à la destruction auto-immune des îlots de Langerhans chez ce patient (cf. document support).

En conduisant leurs démarches d’investigation, les élèves peuvent ainsi relier les informations utiles récoltées. Le lien insulinémie/glycémie/pancréas/foie doit ressortir. Un schéma fonctionnel peut ainsi présenter la communication hormonale établie entre le pancréas et le foie. L’action hypoglycémiante de l’insuline (déduite de l’exploitation des bilans insulinémiques et glycémiques) est soulignée. Le foie est identifié comme organe ajustant la concentration sanguine de glucose.

Dans cette tâche complexe, les élèves doivent aussi veiller à rattacher la dysrégulation glycémique d’Hugo aux symptômes qu’il présente, notamment sa polydipsie et sa polyurie. La vidéo « C’est pas sorcier » Le diabète de type 1, par les explications de Jamie (de 05 min 30 s et 06 min 50 s), les aide à associer les informations.

Au bilan, après synthèse des informations récoltées, les élèves peuvent présenter à Hugo l’origine de sa pathologie (l’origine génétique a pu être soulevée ou émise en hypothèse) et expliquer son tableau clinique.

Production attendue

Les élèves construisent une synthèse permettant de présenter et expliquer à Hugo l’origine de sa pathologie et les conséquences physiologiques associées. Les productions peuvent être de nature schématique (schéma(s) fonctionnel(s) présentant l’activité pancréatique en lien avec l’activité hépatique et la glycémie) et/ou graphique(s). La production présentée doit aussi expliquer simplement et clairement la polydipsie et la polyurie présentées par Hugo avant sa prise en charge thérapeutique.

Bilan

En menant à terme leurs démarches d’investigation, les élèves ont dégagé les grandes lignes de la régulation de la glycémie. Les acteurs cellulaires et moléculaires impliqués dans cette régulation sont identifiés, de même que leur rôle respectif. La cause immunologique responsable du diabète de type 1 est définie. Cela permet alors d’aborder le diabète de type 2, son origine multifactorielle et ses conséquences physiologiques (voir la vidéo « C’est pas sorcier » sur le site.tv Le diabète de type 2). Une étude comparative entre ce diabète et celui de type 1 permet alors de rappeler, expliciter ou souligner les notions essentielles.

Séance 2

Durée

1h00

Situation déclenchante

Présentation sous forme de planche anatomique ou d’imagerie fonctionnelle d’un foie humain.

L’étude précédemment réalisée a montré que plusieurs organes participaient à la régulation fine de la glycémie. Parmi ceux-ci, le foie occupe une place majeure pour l’ajustement de cette glycémie.

Problème

Quel est ou quels sont les rôles du foie dans la régulation de la glycémie ? Quel(s) lien(s) entre normo-glycémie et foie?

Supports

  • Récit historique de Claude Bernard : « l’expérience du foie lavé ».
  • Matériel biologique (foie et muscle) + matériel de filtration et verrerie.
  • Glucotests.
  • Tutoriel pour mettre en œuvre l’expérience du foie lavé sur le site académique de SVT de Dijon.

Consigne

En 1855, Claude Bernard, médecin français, entreprend la réalisation de l’expérience du foie lavé. Il relate, au travers de son récit, sa façon d’opérer, ses constats, le résultat expérimental obtenu, la conclusion qui en découle.

Après avoir pris connaissance de l’expérience historique menée par Claude Bernard, démontrez, en utilisant le matériel expérimental mis à votre disposition, que le foie, contrairement au muscle, est doté d’une fonction glycogénique.

Les résultats expérimentaux obtenus seront consignés et exploités sous forme tabloïde.

Activités

Chaque élève est ici amené à reproduire, après lecture réfléchie du récit historique de Claude Bernard, la célèbre expérience du foie lavé. Elle est complétée par le remplacement du tissu hépatique par le tissu musculaire.

En opérant méthodiquement, chaque élève obtient les résultats expérimentaux (détection de la présence ou absence de glucose dans l’eau de rinçage après multiples lavages). L’exploitation de ces résultats montre que le foie, contrairement au muscle, est capable de libérer, même après de multiples lavages, du glucose. La fonction glycogénique du foie et la non-fonction glycogénique du muscle sont ici expérimentalement mises à jour.

La mise à disposition de tutoriels (protocole opératoire simplifié et/ou résultats attendus) permet d’aider certains élèves dans la conduite de cette tâche expérimentale.

Production attendue

  • Réalisation technique reproduisant, avec le matériel disponible, l’expérience de Claude Bernard.
  • Élaboration, par chaque élève, d’un tableau consignant les résultats obtenus.
  • Rédaction d’une conclusion synthétique confirmant et définissant la fonction glycogénique du foie et la non-fonction glycogénique du muscle.

Bilan

Par sa capacité à stocker le glucose et à le relarguer (destockage) dans la circulation sanguine en fonction des variations de la glycémie, le foie apparaît comme un organe effecteur central pour le maintien de l’homéostat glycémique autour de 1g L-1.

Au terme de cette démarche expérimentale, la séquence infographique Corpus « La glycémie » peut être visualisée et écoutée. La fonction glycogénique du foie est présentée et explicitée. Le stockage du glucose sous forme de glycogène hépatique est modélisé. Les informations apportées et le vocabulaire précisé permettent alors de construire ou de compléter, avec les élèves, le schéma fonctionnel présentant l’autorégulation de la glycémie à la suite d’un repas riche en glucides ou, a contrario, à la suite d’un jeûne prolongé.

Séance 3

Durée

1h30

Situation déclenchante

Présenter aux élèves une affiche de prévention concernant la lutte contre le diabète et une affiche ou photographies présentant un sujet diabétique pratiquant une auto-injection insulinique et/ou mesurant sa glycémie. Prise en compte de deux types de patients : ceux souffrant d’un diabète de type 1 et ceux présentant un diabète de type 2. Ces documents iconographiques constituent un support permettant de soulever un ou des problèmes scientifiques (par l’observation de faits, face à une situation que l’on ne peut pas expliquer).

Problème

Comment se soignent les patients souffrant de diabète ? Le traitement est-il le même pour un diabétique de type 1 ou de type 2 ? Peut-on « combattre » son diabète en changeant son mode de vie ? Comment évolue la pathologie ? Existe-t-il un traitement « définitif » ? Où en est la recherche ?

Supports

  • Séquence Corpus « Vaincre le diabète ».
  • Dossier de presse « Diabète de type 1 : le succès durable de la greffe de cellules pancréatiques est confirmé », Inserm, septembre 2009.
  • Article « Le diabète de type 1 (DID) », Inserm, avril 2014.
  • Article « le diabète de type 2 (DNID) », Inserm, avril 2014.
  • Séquence Corpus « Le microbiote et l’obésité ».

Consigne

Après avoir pris connaissance des témoignages relatés, des résultats expérimentaux obtenus et difficultés rencontrées, présentez les approches thérapeutiques actuelles et celles envisageables dans un proche avenir permettant de soigner des patients diabétiques.

L’étude prendra en compte les pistes de traitement envisagées pour soigner le diabète de type 1 et le diabète de type 2. Ces approches seront mises en lien avec les connaissances des élèves sur chaque type de diabète.

Le compte rendu pourra prendre la forme d’une carte heuristique permettant une mise en relation des informations utiles retenues.

Les intérêts et difficultés rattachés à chaque piste thérapeutique envisagée seront mentionnés.

Activités

Les élèves peuvent travailler seuls ou collectivement pour s’informer sur les approches thérapeutiques proposées actuellement dans la prise en charge de patients diabétiques.

Les informations recueillies sont alors mises en lien par le biais de la construction d’une carte heuristique, dont le sujet central pourrait être intitulé « Diabètes de type 1 et 2 : des approches thérapeutiques différentes ». Chaque approche étudiée fait apparaître une justification du traitement envisagé compte tenu de la cause originelle du diabète étudié. Les connaissances acquises au travers des démarches précédentes sont ainsi réinvesties.

Production attendue

Construction d’une carte heuristique incluant et reliant les informations utiles.

Conclusion

Le scénario pédagogique présenté met l’accent sur des propositions de démarches d’investigation permettant aux élèves de construire leurs propres savoirs. Ces démarches requièrent donc autonomie et esprit d’initiatives pour être menées avec succès. Il convient donc de laisser le temps aux élèves d’explorer des pistes, de changer de stratégies d’investigation et de construire, seuls ou en petits groupes, leurs synthèses.

À ce titre, des aides doivent être mises à disposition pour les élèves rencontrant quelques difficultés. Elles doivent être anticipées et conçues, à l’avance, par l’enseignant.

La dernière séance proposée choisit d’étudier la prise en charge thérapeutique actuelle ou à venir des patients diabétiques. De manière implicite, elle permet une approche prophylactique du diabète. Il semble, en effet, important de rappeler quelques règles élémentaires d’hygiène de vie qui participent à la lutte contre cette maladie. L’apprentissage et le respect de l’équilibre alimentaire, la prévention active contre la sédentarité représentent ici des conseils indispensables qu’il convient de rappeler.

Les connaissances cliniques acquises au travers du thème étudié seront réinvesties en post-bac, notamment pour les élèves s’orientant vers des filières médicales ou paramédicales.

Vidéos utilisées

Suggestion de scénarios pédagogiques