Introduction
Les muscles squelettiques, pour fonctionner, ont besoin d’énergie sous forme d’ATP, produite principalement à partir du glucose. Mais ce glucose n’est pas contenu en grande quantité dans le muscle : il doit donc être fourni régulièrement par d’autres organes. Cette coordination repose sur un réseau d’échanges constants entre les organes sources (intestin, foie) et les organes consommateurs (muscles), en fonction de l’état de l’organisme (repos, activité physique, jeûne…). Comprendre ces flux permet de saisir comment l’organisme maintient l’approvisionnement en énergie pour permettre l’activité musculaire.
Origine et mise en circulation du glucose
Après un repas, le glucose est absorbé par l’intestin grêle et passe dans le sang. Cela provoque une élévation temporaire de la glycémie (concentration sanguine en glucose), qui déclenche la libération d’insuline par le pancréas.
L’insuline facilite l’entrée du glucose dans les cellules musculaires et hépatiques (du foie). Dans le foie, une partie du glucose est stockée sous forme de glycogène (forme de réserve). Les muscles stockent également un peu de glycogène, mais uniquement pour leur propre usage. Le muscle ne peut pas restituer du glucose libre au sang, car il ne possède pas l’enzyme glucose-6-phosphatase, indispensable à cette fonction.
En dehors des repas, notamment pendant un effort ou à jeun, la glycémie tend à baisser. Le pancréas libère alors une autre hormone, le glucagon, qui stimule la glycogénolyse (dégradation du glycogène hépatique) et la néoglucogenèse, c’est-à-dire la synthèse de glucose à partir de composés non glucidiques comme les acides aminés ou le glycérol. Ces précurseurs permettent au foie de produire du glucose lorsque les réserves glycogéniques sont épuisées.
À retenir
Le glucose provient d’abord de l’intestin, puis du foie par glycogénolyse et néoglucogenèse.
Le muscle ne peut pas restituer de glucose au sang en raison de l’absence de glucose-6-phosphatase.
Utilisation du glucose par les muscles
Lors d’une activité physique, le besoin énergétique des muscles augmente fortement. Pour produire l’ATP nécessaire à la contraction, les muscles utilisent :
Le glucose circulant apporté par le sang.
Le glycogène musculaire préalablement stocké.
La mobilisation de ce glycogène repose sur l’action de la phosphorylase, une enzyme qui clive les molécules de glycogène pour libérer du glucose-1-phosphate, rapidement converti en glucose-6-phosphate, utilisable par la cellule.
Ce glucose est ensuite dégradé par les voies métaboliques pour produire de l’ATP. Deux principales voies sont utilisées : la respiration cellulaire en présence d’oxygène, ou, en cas d’effort intense, la glycolyse anaérobie, aussi appelée fermentation lactique, qui produit du lactate. Ce terme de fermentation peut porter à confusion, mais désigne ici chez l’humain la production d’ATP sans oxygène, avec accumulation de lactate.
À retenir
Les muscles utilisent à la fois le glucose sanguin et leur propre glycogène.
La phosphorylase permet de libérer rapidement du glucose à partir du glycogène.
En effort intense, le glucose est dégradé par glycolyse anaérobie avec production de lactate.
Adaptation des flux selon l’activité de l’organisme
L’organisme ajuste constamment les flux de glucose entre les organes selon la situation :
Après un repas, le glucose est abondant. L’insuline permet son utilisation immédiate par les muscles et son stockage dans le foie.
À jeun, le foie libère du glucose à partir du glycogène, puis en produit aussi par néoglucogenèse.
Pendant l’effort, les muscles mobilisent leur glycogène et captent plus de glucose sanguin. Le foie adapte sa production pour compenser cette consommation.
Ces ajustements sont régulés par des signaux hormonaux (insuline, glucagon, adrénaline) mais aussi par des signaux intracellulaires. Par exemple, lorsque la concentration d’ATP diminue, celle de l’AMP (adénosine monophosphate) augmente. Ce composé agit comme un signal d’alerte énergétique, activant plusieurs enzymes du métabolisme pour accélérer la production d’ATP.
À retenir
Les flux de glucose varient selon les besoins énergétiques.
L’AMP est un messager intracellulaire qui signale un besoin urgent en ATP.
Dysfonctionnements et enjeux de santé
Lorsque cette régulation est perturbée, des troubles métaboliques apparaissent. Par exemple, dans le diabète de type 1, l’organisme ne produit plus d’insuline. Dans le diabète de type 2, les cellules deviennent moins sensibles à l’insuline (insulinorésistance).
Dans ces cas, les muscles ne captent plus correctement le glucose, ce qui entraîne une hyperglycémie chronique, des complications vasculaires, et une altération des performances musculaires.
La pratique régulière d’une activité physique améliore la sensibilité à l’insuline, favorise l’entrée du glucose dans les muscles, et contribue à la prévention du diabète.
À retenir
Les dérèglements hormonaux perturbent l’entrée du glucose dans les muscles.
L’activité physique améliore cette régulation et prévient les maladies métaboliques.
Conclusion
Le glucose est un carburant essentiel pour les muscles. Son approvisionnement repose sur une coordination fine entre l’intestin, le foie et les muscles, régulée par des hormones et des signaux intracellulaires. Le foie joue un rôle central non seulement comme réservoir (glycogène), mais aussi comme producteur de glucose à partir de précurseurs non glucidiques. Le muscle, quant à lui, consomme activement ce glucose mais ne peut pas en restituer au sang. Cette régulation dynamique garantit un apport énergétique adapté aux besoins, essentiel pour la performance musculaire et l’équilibre métabolique.