Fondamentaux système endocrinien (physiologie)

Le systeme endocrinien : vue d'ensemble

Dans notre corps, deux systemes assurent la communication (transmission d'une information) et donc la regulation de l'organisme : le systeme nerveux et le systeme endocrinien (SE). Les deux travaillent en synergie pour coordonner l'activite cellulaire dont depend l'homeostasie.

Le mot endocrinien vient de endo (a l'interieur) et krinien (secrete). Le systeme endocrinien remplit six fonctions fondamentales :

• Il met en relation les organes les uns avec les autres.
• Il permet l'adaptation de l'organisme aux variations internes et externes.
• Il constitue un systeme de communication et de regulation physiologique.
• Il agit en interaction avec le systeme nerveux.
• Ces fonctions sont possibles grace a la secretion de messagers chimiques : les hormones.
• Il est constitue d'un ensemble de glandes endocrines individualisees et d'autres organes appartenant a d'autres systemes.

Les glandes endocrines individualisees sont : l'hypothalamus, l'hypophyse, l'epiphyse, la thyroide, les parathyroides, le thymus, les surrenales, le pancreas, les testicules et les ovaires. D'autres organes appartenant a d'autres systemes ont egalement une fonction endocrine : le coeur, le rein, l'estomac et l'intestin.

Les trois types de glandes

Type de glande	Definition
Endocrine	Glande qui ne possede pas de canal excreteur et deverse ses substances chimiques (les hormones) directement dans le sang.
Exocrine	Glande dont les secretions s'ecoulent dans des conduits excreteurs debouchant dans les cavites corporelles ou dans la lumiere d'un organe.
Mixte	Glande a la fois exocrine et endocrine (ex : le pancreas).

Le principe de la regulation hormonale

La transmission du message hormonal obeit a un schema type qui se referme sur lui-meme par un retrocontrole :

Le feed-back negatif (retro-inhibition negative, retrocontrole negatif) : une fois l'equilibre retrouve, la liberation de l'hormone cesse. C'est le mecanisme de regulation le plus repandu du systeme endocrinien.

On distingue deux grandes categories de fonctions :

Regulations d'urgence	Regulations a long terme
Homeostasie du milieu interieur : maintien dans des limites tres etroites de la glycemie, de la pression arterielle moyenne, de la volemie, de la calcemie... Lutte contre le stress et adaptation a l'environnement (catecholamines, glucocorticoides).	Le developpement et la croissance (hormones de croissance). La reproduction et la perennite de l'espece (hormones sexuelles).

Caracteristiques generales des hormones

Une hormone possede six caracteristiques constantes :

1. Ce sont des messagers chimiques : des molecules informatives extracellulaires.
2. Elles sont synthetisees par une glande endocrine ou un groupe de cellules endocrines.
3. Elles sont transportees par le sang.
4. Elles agissent a distance, sur des tissus cibles porteurs de recepteurs specifiques.
5. Elles exercent une action biologique a de tres faibles concentrations.
6. Elles sont secretees suite a un stimulus, liberees dans le compartiment interstitiel, puis diffusent a travers les parois vasculaires pour atteindre le sang.

La communication intercellulaire

Le message hormonal peut circuler selon plusieurs modes de communication :

Mode	Principe et exemple
Endocrine	L'hormone est deversee dans le sang et agit sur une cellule cible a distance.
Paracrine (de voisinage)	Secretion dans le milieu extracellulaire, la cellule cible est de voisinage. Exemple : le pancreas (cellules alpha et beta des ilots de Langerhans).
Autocrine	L'hormone agit sur la cellule elle-meme ; c'est un mediateur local via le milieu extracellulaire (ex : insuline, neurohormones de l'hypothalamus).
Neuroendocrine	Un neurone hypothalamique libere une neurohormone qui gagne l'hypophyse par les vaisseaux portes hypophysaires.

Classification des hormones

La classification chimique distingue trois grandes familles, dont deux sont hydrosolubles et une liposoluble :

1- Les hormones polypeptidiques et glycoproteiques

C'est le groupe le plus important ; leur composition differe en acides amines. Elles comprennent les hormones hypothalamiques, les hormones hypophysaires, la parathormone, la calcitonine, les hormones gastro-intestinales, l'ocytocine et l'hormone de croissance. Elles sont hydrosolubles.

2- Les hormones steroidiennes

Elles derivent toutes du cholesterol et comprennent les hormones cortico-surrenaliennes, les hormones sexuelles et la vitamine D. Elles sont liposolubles.

3- Les hormones de structure amine

Elles proviennent de la transformation d'un acide amine et contiennent un groupement phenol-NH2. La T3 et la T4 derivent de la tyrosine (liposolubles) ; les catecholamines derivent de la phenylalanine et de la tyrosine (hydrosolubles).

Liberation, transport et action des hormones

a- Mecanismes de liberation

La liberation de l'hormone dans le sang est declenchee par trois types de stimulation :

• Une hormone (hormone tropique ou trophique, exemple : la TSH).
• Un ion ou un nutriment (exemple : le calcium, le glucose).
• Un stimulus nerveux (systeme nerveux autonome et medullosurrenale).

Deux mecanismes de liberation existent selon la nature de l'hormone : l'exocytose des granules de stockage pour les hormones proteiques, et la diffusion passive pour les hormones steroides.

b- Transport

Les hormones circulent de facon differente selon leur solubilite. Les formes hydrosolubles peuvent circuler libres ou liees dans le serum. Les hormones hydrophobes sont liees a des proteines specifiques et a l'albumine ou la pre-albumine. Il existe un equilibre entre les molecules liees et libres (H + T ⇆ HT).

Seule la fraction libre de l'hormone est active et interagit avec son recepteur. Cette fraction ne represente que 0,5 a 10 % de la totalite de l'hormone : c'est un mecanisme de protection.

c- Mecanismes d'action

La comprehension des mecanismes d'action a plusieurs interets : physiologique (fonctionnement de la cellule), pathologique (dysfonctionnements et maladies), diagnostique (immunohistochimie) et therapeutique (mode d'action de certains medicaments, therapie ciblee en cancerologie / hormonotherapie).

Les cellules cibles possedent des sites de reconnaissance : les recepteurs, qui sont specifiques et tres sensibles. Comme les quantites d'hormones circulantes sont tres faibles, les recepteurs doivent traduire le message et l'amplifier. Une hormone peut avoir plusieurs effets sur ses cellules cibles : modification de la permeabilite membranaire a certains solutes (glucose, acides amines, ions), activation ou inhibition d'enzymes, synthese de proteines, secretion, stimulation de la division cellulaire.

Hormones hydrosolubles	Hormones liposolubles
Agissent sur des recepteurs de la membrane plasmique. Processus rapide. Deux mecanismes : (1) activation de seconds messagers (recepteurs a activite tyrosine kinase, recepteurs couples aux JAK kinases, recepteurs couples aux proteines G +++) ; (2) modification de la permeabilite membranaire par les recepteurs-canaux ioniques.	Agissent sur des recepteurs situes a l'interieur de la cellule, qui activent directement un gene. Processus lent.

Relations hormone / organe cible

Une hormone peut avoir un ou plusieurs organes cibles, donc une ou plusieurs fonctions differentes. Inversement, un organe cible peut etre concerne par une ou plusieurs hormones.

Interactions entre hormones

Type d'interaction	Definition et exemple
Effet permissif	Une hormone est necessaire pour qu'une autre exerce son effet. Exemple : T3+T4 seuls ne developpent pas l'appareil reproductif ; FSH+LH+steroides sexuels seuls le developpent de facon retardee ; ensemble = developpement normal.
Effet additif (synergie / potentialisation)	Les effets s'additionnent voire se potentialisent. Exemple : adrenaline +5 mg/100 ml de glycemie, glucagon +10 mg/100 ml ; ensemble +22 mg/100 ml (superieur a la somme).
Actions croisees	Les steroides et leurs recepteurs ont des structures proches : un steroide peut se lier aux recepteurs d'un autre steroide. Cela explique l'effet mineralocorticoide du cortisol lors d'une hypercortisolemie.
Effet antagoniste	Deux hormones aux actions physiologiques opposees. Exemple : le glucagon et l'hormone de croissance augmentent la glycemie alors que l'insuline la diminue.

Le systeme hypothalamo-hypophysaire

L'hypophyse est en etroite liaison anatomique avec l'hypothalamus et se trouve sous controle hypothalamique. Ensemble ils forment le pivot de l'organisation neuroendocrinienne.

1- L'hypothalamus

L'hypothalamus est une structure du systeme nerveux central, constituee de plusieurs sous-structures appelees noyaux. Il represente le principal centre de regulation des fonctions physiologiques. L'une de ses fonctions les plus importantes est de realiser la liaison entre le systeme nerveux et le systeme endocrinien par le biais de l'hypophyse : c'est le systeme neuro-endocrinien.

L'hypothalamus contient deux populations de neurones secretoires :

• Des neurones secretoires producteurs d'hormones neurohypophysaires, situes dans les noyaux supra-optiques et paraventriculaires.
• Des neurones secretoires (hypothalamus ventral) producteurs d'hormones de liberation (RH ou RF : Releasing Hormon/Factor) qui stimulent une secretion hypophysaire, ou d'hormones d'inhibition (IH ou IF : Inhibiting) qui bloquent une secretion hypophysaire.

L'hypothalamus controle toutes les secretions de l'adeno-hypophyse grace a ses neurohormones de liberation (stimulines / liberines) et d'inhibition (statines / inhibines).

Neurohormones stimulantes (liberines)	Effet
GnRH (gonadoliberine)	Declenche une secretion rapide et maximale de LH, suivie de FSH, par les cellules gonadotropes.
GH-RH (somatoliberine / somatocrinine)	Permet la liberation de la GH (hormone somatotrope) par les cellules somatotropes.
TRH (thyroliberine)	Provoque une secretion rapide et maximale de TSH (par les cellules thyreotropes) et de prolactine (par les cellules lactotropes).
PRH (prolactoliberine)	Permet la liberation de la prolactine par les cellules lactotropes.
CRH (corticoliberine)	Permet la liberation de l'ACTH (corticotrophine) par les cellules corticotropes.

Neurohormones inhibitrices (statines)	Effet
SRIF (somatostatine)	Inhibe la secretion de GH ; diminue aussi celle de TSH ; bloque la secretion d'insuline, de glucagon et de gastrine.
PIH (prolactostatine / dopamine)	Bloque la secretion de prolactine.

2- L'hypophyse

L'hypophyse (= glande pituitaire) est une petite glande de la taille d'un pois, logee dans le creux de la selle turcique de l'os sphenoide, situee a la base de l'hypothalamus auquel elle est reliee par une tige mince, la tige pituitaire (infundibulum) qui contient des fibres nerveuses et des vaisseaux sanguins. Elle est formee de deux lobes : l'antehypophyse et la post-hypophyse. C'est la glande maitresse du systeme endocrinien, le "chef d'orchestre" exercant une action de regulation sur les autres glandes.

L'experience d'hypophysectomie illustre son role. Chez le jeune singe : arret de la croissance (nanisme harmonieux), infantilisme genital (impuberisme), atrophie des surrenales et de la thyroide. Chez le singe adulte : deficience absolue de la reproduction, atrophie de la thyroide avec baisse de son affinite pour l'iode et baisse de 30 % du metabolisme, atrophie des surrenales. Les 3 grandes fonctions de l'hypophyse sont : la croissance, la reproduction et le metabolisme.

A- L'adeno-hypophyse (antehypophyse)

Partie glandulaire de l'hypophyse (75 % de l'organe), constituee de multiples cellules endocrines distinctes par leurs dimensions, localisations, proprietes tinctoriales et la nature des molecules synthetisees. Elle synthetise et libere 6 hormones, toutes de nature polypeptidique :

4 hormones qui stimulent d'autres glandes	2 hormones a effet direct
TSH (thyreostimuline) : agit sur la thyroide et les parathyroides. ACTH (corticostimuline) : agit sur le cortex des glandes surrenales. FSH (folliculo-stimuline) : agit sur les ovaires et les testicules. LH (luteinisante) : declenche l'ovulation chez la femelle, agit aussi chez le male.	Prolactine : agit sur la glande mammaire, les ovaires, les testicules, le foie... Hormone somatotrope (de croissance / GH).

La prolactine

Produite par les cellules lactotropes de l'adenohypophyse (aussi appelee lactostimuline ou mammotrophine). Elle stimule la proliferation et la differenciation des cellules secretrices de la glande mammaire pendant la grossesse (effet mammotrope), ainsi que la production des constituants du lait apres l'accouchement (effet lactotrope). Durant la lactation, la prolactine provoque une diminution de la secretion de gonadoliberine, induisant une baisse de la LH, qui inhibe l'ovulation.

La secretion de prolactine est pulsatile, suit un rythme circadien et le cycle ovarien. Elle est elevee la nuit, pendant la gestation et durant la lactation, ou elle est stimulee par la succion du mamelon. Son controle associe la neurohormone inhibitrice PIH et la neurohormone stimulatrice PRH. Un controle peripherique intervient : la progesterone et les oestrogenes inhibent sa secretion en stimulant la liberation de la PIH ; en revanche, lors de la gestation, les oestrogenes semblent agir directement sur les cellules lactotropes pour stimuler la production de prolactine.

L'hormone de croissance (GH) et l'axe somatotrope

Hormone produite par les cellules somatotropes de l'antehypophyse. 50 % circule liee a une proteine specifique de transport, la GHBP (growth hormon binding protein). Sa demi-vie est de 20 a 30 minutes. En dehors de son action sur la croissance, la GH stimule la neoglucogenese et la glycogenolyse hepatique.

La GH agit sur ses organes cibles soit directement, soit indirectement en stimulant la production de somatomedine C (IGF1) par le foie, hormone agissant notamment sur le cartilage dont elle provoque la croissance. L'IGF1 est produit essentiellement par le foie et libere dans la circulation, mais peut aussi etre produit localement dans chaque organe cible.

B- La neuro-hypophyse

Formee de cellules nerveuses qui trouvent leur origine dans l'hypothalamus. La portion posterieure de la glande ne secrete pas d'hormone mais met en reserve (stocke) deux hormones synthetisees par les noyaux supra-optiques et paraventriculaires : l'ADH et l'ocytocine.

1- L'ADH (hormone antidiuretique / vasopressine)

Hormone peptidique synthetisee par les noyaux supra-optiques et paraventriculaires de l'hypothalamus et liberee par la neurohypophyse. Son effet physiologique est de controler la reabsorption de l'eau : elle a un role anti-diuretique au niveau du rein, ou elle provoque une reabsorption active d'eau via une action sur le tube collecteur du nephron lors d'une deshydratation corporelle.

Hypersecretion d'ADH (SIADH)	Hyposecretion d'ADH (diabete insipide)
Exces d'eau libre : asthenie, nausees/vomissements, cephalees, confusion, troubles de conscience voire coma, hyponatremie.	Perte d'eau libre : syndrome polyurie-polydipsie ; sans compensation, deshydratation avec secheresse des muqueuses, pli cutane, perte de poids, fievre, tachycardie, confusion, troubles de conscience, hypernatremie.

2- L'ocytocine

Ses effets physiologiques sont la contraction des cellules myoepitheliales des alveoles de la glande mammaire, l'ejection du lait, et les contractions de l'uterus en post-partum (evitant l'hemorragie de la delivrance et facilitant le retour de l'uterus a sa taille anterieure).

3- La tige pituitaire et les connexions

La tige pituitaire relie l'hypophyse a l'hypothalamus. Elle contient : (1) les axones et terminaisons axonales de neurones dont les corps cellulaires sont dans l'hypothalamus ; (2) les capillaires veineux du systeme porte hypothalamo-hypophysaire qui acheminent les hormones de liberation ou d'inhibition vers l'hypophyse anterieure.

Connexion	Nature
Hypothalamus → post-hypophyse	Liaison de type nerveuse (neurones se terminant a proximite des capillaires).
Hypothalamus → ante-hypophyse	Connexion vasculaire via les vaisseaux portes hypothalamo-hypophysaires reliant les deux circulations capillaires.

4- Le systeme porte hypothalamo-hypophysaire

C'est le reseau de vaisseaux sanguins qui relie deux organes sans passer par le coeur, fonctionnant parallelement a la circulation systemique. Les neurohormones de l'hypothalamus passent directement vers l'adenohypophyse sans dilution dans la circulation generale. La quantite de neurohormones necessaire pour produire un effet est donc tres faible. Il est constitue de deux reseaux capillaires en serie : un premier reseau au niveau de l'hypothalamus recoit les neurohormones ; la veine porte les achemine vers un deuxieme reseau qui permet leur diffusion vers les recepteurs des cellules endocrines de l'hypophyse anterieure.

Deux modes de communication coexistent : une communication nerveuse (hypothalamus → post-hypophyse : ADH, ocytocine) et une communication vasculaire (hypothalamus → ante-hypophyse : TRH, CRH, GnRH, PRH, GHRH, somatostatine, dopamine → TSH, ACTH, FSH/LH, prolactine, GH).