Généralités

La dérégulation de l’insuline est une composante commune à différentes pathologies fréquemment retrouvées chez les chevaux (SME, DPIH, PSSM1, etc.). Bien que les mécanismes de cette dérégulation soient peu connus, l’importance du magnésium pour la sensibilité et l’action de l’insuline est claire.

Focus sur le pancréas et l’insuline

Le pancréas est un organe situé dans l’abdomen, sous la dernière vertèbre thoracique. C’est une glande amphicrine, c’est-à-dire qu’elle possède une activité exocrine et une activité endocrine. La partie exocrine produit le suc pancréatique, qui agit dans la digestion, et la partie endocrine produit les hormones pancréatiques.

La fonction endocrine est médiée par les Ilots de Langerhans, qui regroupent différentes populations cellulaires dont les cellules β (bêta), qui produisent l’insuline.

L’insuline est une hormone protéique composée de sous unités reliées par des ponts disulfures. La sécrétion d’insuline est déclenchée par différents facteurs, le plus important étant une élévation de la glycémie. Pour qu’une hormone fonctionne, elle doit se lier à son récepteur. L’insuline agit principalement sur 3 organes cibles : le foie, les muscles et les adipocytes (où cellules adipeuses, qui forment la graisse), où elle va entraîner une cascade de réactions cellulaires avec des actions différentes en fonction du tissu. Les hormones contrôlent la plupart des phénomènes biologiques (effets trophiques, contractiles, anaboliques, cataboliques, etc.). De façon générale, l’insuline est une hormone hypoglycémiante et anabolisante. L’anabolisme est une phase du métabolisme au cours de laquelle des molécules complexes comme les protéines et le glycogène sont synthétisées à partir de précurseurs plus simples comme les acides aminés, le glucose, etc. L’insuline est considérée comme une hormone anabolisante car elle augmente l’absorption des nutriments et est ainsi favorable à la croissance musculaire – et à la réduction du catabolisme, qui est une phase du métabolisme qui permet l’élimination des déchets métaboliques et la production d’énergie.

L’insuline est une hormone qui possède de nombreux effets au niveau cellulaire, tissulaire et corporel. Elle est principalement connue pour son rôle dans le métabolisme des glucides mais elle agit également à de nombreux autres niveaux (Figure 1).

Figure 1 : Schéma général simplifié du métabolisme du glucose et de l’insuline. Réalisé avec Biorender.com.

Le magnésium est impliqué dans plus de 300 réactions biologiques telles que la synthèse d’ADN et de protéines ainsi que la production d’énergie. Il joue également un rôle dans la régulation des flux de calcium et des voies de signalisation. Les voies de signalisation sont les processus par lesquels les messages sont transmis à l’intérieur d’une cellule pour moduler son activité. Pour toutes ces actions, le magnésium est important dans la stabilisation du glucose et l’action de l’insuline.

Implication du magnésium dans la libération de l’insuline

Le magnésium sous forme d’ion Mg²⁺ est impliqué à différents niveaux dans les mécanismes de libération de l’insuline par les cellules β du pancréas (Figure 2).

Figure 2 : Schéma simplifié des mécanismes de libération de l’insuline par les cellules bêta du pancréas. Réalisé avec Biorender.com.

Le glucose issu de la digestion passe de la circulation sanguine à l’intérieur de la cellule β par le biais de transporteurs nommés GLUT.

Une fois dans la cellule, une enzyme va convertir le glucose en G6P (glucose-6-phosphate). Ce dernier va pouvoir entrer dans la glycolyse, un processus au cours duquel le glucose est dégradé pour fournir de l’énergie sous forme d’ATP (adénosine triphosphate). L’ATP est la forme d’énergie utilisée par toutes les cellules de l’organisme.

Parallèlement à cela, le fonctionnement des mitochondries permet de libérer de l’ATP ainsi que des ions calcium (Ca²⁺). L’ATP emmagasiné va agir au niveau de canaux qui permettent la sortie d’ions potassium (K⁺) et l’entrée d’ions calcium (Ca²⁺).  Du Ca²⁺ est également libéré d’une structure intracellulaire appelée réticulum endoplasmique.

Finalement, les ions Ca²⁺ vont permettre, avec l’aide de différentes enzymes dont la PLC (phospholipase C) et la PKC (phosphokinase C), de remanier le squelette de la cellule pour permette la libération de l’insuline dans la circulation sanguine. L’insuline pourra alors agir sur ses tissus cibles.

> Au niveau des cellules β du pancréas, le magnésium est important à différents niveaux (Figure) :

1 : Il permet le fonctionnement de la glucokinase, l’enzyme qui convertit le glucose en G6P. Si le Mg²⁺ n’agit pas à ce niveau-là, alors la glycolyse (qui constitue la principale source d’ATP) ne peut avoir lieu. De ce fait, la plus importante source de Ca²⁺ n’est pas disponible et la libération d’insuline est limitée. 

2 : Il permet l’ouverture et la fermeture du canal K⁺. En présence de Mg²⁺, l’ATP parvient au canal K⁺ et provoque sa fermeture. Les ions K⁺ sont alors accumulés à l’entrée de ce canal sans pouvoir le traverser. Cette accumulation de charges positives entraine l’ouverture des canaux Ca²⁺ qui permettent l’entrée massive de Ca²⁺ dans la cellule. Sans magnésium, le canal K+ ne se ferme pas et les canaux Ca²⁺ ne s’ouvrent pas.

3 : Il est nécessaire au fonctionnement de la PKC (phosphokinase C), qui permet le remaniement du squelette de la cellule. Sans ces remaniements, les vésicules qui contiennent l’insuline ne peuvent être acheminées jusqu’à l’extérieur de la cellule. L’insuline ne rejoint donc pas la circulation sanguine.

Implication du magnésium dans l’action de l’insuline

L’ion Mg²⁺ est également important pour l’action de l’insuline au niveau de ses tissus cibles (Figure 3).

Figure 3 : Schéma simplifié de l’action de l’insuline sur ses tissus cibles. Réalisé avec Biorender.com.

L’insuline et le glucose restant circulent dans les vaisseaux sanguins à destination des tissus cibles.

Les cellules de ces tissus possèdent, à leur surface, des récepteurs à l’insuline. La liaison de l’insuline sur son récepteur permet l’activation des transporteurs GLUT, et ainsi l’entrée du glucose dans les cellules.

En fonction du tissu (muscle, foie ou tissu adipeux), l’insuline va orienter le métabolisme du glucose différemment, dans le but de le consommer et/ou de le stocker pour faire réduire les niveaux sanguins.

> Ici aussi, il est important que les concentrations en Mg²⁺ soient maintenues à des niveaux physiologiques (Figure) :

4 : Il intervient dans la liaison de l’insuline à son récepteur. Sans Mg²⁺, l’insuline ne parvient pas à se lier sur les tissus cibles et le glucose reste donc dans la circulation sanguine.

5 : Il est également nécessaire au fonctionnement de nombreuses enzymes impliquées dans l’utilisation du glucose. Au sein des tissus cibles, le glucose peut être utilisé ou converti en différentes formes de stockage comme le glycogène et les acides gras. Si les enzymes impliquées dans ces transformations ne fonctionnent pas faute de concentrations adéquates en Mg²⁺, il pourra se produire une accumulation de certaines formes de glucose. 

En conclusion, le manque de magnésium possède des effets sur la sécrétion de l’insuline puisque la libération de cette hormone par les cellules bêta du pancréas est en partie dépendante de la signalisation du Mg²⁺.  Le déficit en magnésium possède également des effets directs sur la signalisation de l’insuline, mais aussi des effets indirects comme l’augmentation de l’inflammation chronique de bas grade et l’augmentation du stress oxydatif.

Le magnésium dans l’alimentation du cheval

En plus de son rôle dans la régulation du glucose et de l’insuline, le magnésium est important au niveau neuromusculaire car il contribue à la transmission nerveuse et à la relaxation musculaire après la contraction. En effet, il entre en compétition avec le calcium, qui est essentiel pour générer les contractions musculaires. Quand les niveaux de magnésium sont trop faibles, les cellules musculaires sont sur-stimulées. Par son action sur le système nerveux, le magnésium permet de limiter l’anxiété et favoriser la stabilité émotionnelle. Le magnésium est capable, entre autres, de se lier aux récepteurs du GABA – qui est le principal neurotransmetteur inhibiteur du système nerveux central, il permet donc de calmer l’activité nerveuse.

> L’importance de maintenir le rapport calcium/magnésium entre 1,5 et 2 :

Le calcium et le magnésium empruntent le même canal pour entrer dans les cellules. Si le calcium est en excès, alors le magnésium ne pourra pas traverser le canal et ne sera pas correctement assimilé. Le calcium étant souvent en excès dans les fourrages, il est important de veiller à maintenir un rapport Ca/Mg entre 1,5 et 2 maximum sur la ration complète (comprendre : entre 1,5 et 2 fois plus de calcium que de magnésium).

Pour un cheval de 500kg en maintenance, les besoins en magnésium sont de 11,3g par jour. Un foin moyen apporte 1,5g de magnésium par kg de matière sèche (MS). Pour un cheval de 500kg, avec une consommation moyenne de 10kg de foin par jour (soit environ 8,8kg de MS), les apports sont de 13,50g et suffisent, en théorie, à couvrir les besoins journaliers.

Cependant, cette même quantité de foin apporte en moyenne 41,4g de calcium soit un rapport Ca/Mg de 3. Il est donc nécessaire d’apporter du magnésium en complément pour rééquilibrer le rapport et assurer une assimilation optimale, à raison de 7,2g minimum (idéalement 10g par jour, voire plus pour un cheval en surpoids et/ou résistant à l’insuline).

Dans la majorité des cas, les aliments du commerce apportent entre 3 et 5 fois plus de calcium que de magnésium, ce qui peut également limiter l’assimilation du magnésium.

Cet apport conséquent en magnésium est ce qui nécessite, entre autres, d’apporter des quantités de nos CMV plus importantes que d’autres compléments du marché. En effet, la dose de CMV Harmonie Vital recommandée (pour un cheval de 500kg) apporte 12g de magnésium, et celle pour le CMV Harmonie Metabolic 13g par jour afin de rééquilibrer les ratios d’assimilation.

Glossaire

Activité exocrine/endocrine : une substance endocrine est sécrétée directement dans le sang alors qu’une substance exocrine est libérée à l’extérieur de la circulation sanguine (niveau cutané, dans le tube digestif ou l’appareil respiratoire par exemple). Le pancréas est une glande mixte, à la fois endocrine et exocrine. Il libère l’insuline dans la circulation sanguine (système endocrine) et déverse le suc pancréatique dans le système digestif (système exocrine).

Mitochondries : ce sont des compartiments retrouvés dans les cellules et qui permettent la production d’ATP, le carburant énergétique de l’organisme.

Réticulum endoplasmique : est un autre compartiment de la cellule dans lequel se déroule la fabrication des protéines et des lipides.

Références bibliographiques

de Sousa Melo, S.R., dos Santos, L.R., da Cunha Soares, T. et al. Participation of Magnesium in the Secretion and Signaling Pathways of Insulin: an Updated Review. Biol Trace Elem Res200, 3545–3553 (2022). https://doi.org/10.1007/s12011-021-02966-x

Lacombe VA. Expression and regulation of facilitative glucose transporters in equine insulin-sensitive tissue: from physiology to pathology. ISRN Vet Sci. 2014 Mar 4;2014:409547. doi: 10.1155/2014/409547. PMID: 24977043; PMCID: PMC4060548.