Physiologie Endocrino Chap 1

Introduction à l'Endocrinologie

L'endocrinologie est l'étude des effets, notamment homéostatiques, des hormones sécrétées par les glandes endocrines dans le sang. Une hormone est une substance chimique produite par un groupe de cellules qui régule les fonctions métaboliques de l'organisme en agissant sur d'autres cellules cibles.

Comparaison entre Système Nerveux et Système Endocrine

Les systèmes nerveux et endocrinien sont les principaux systèmes de régulation de l'organisme, mais ils diffèrent par plusieurs aspects :

Types de Messagers Chimiques

Les messagers chimiques peuvent agir de différentes manières selon leur mode de transport et leur site d'action :

• Hormones :

  • Endocrine : Messager chimique sécrété dans le sang pour atteindre une cellule cible située à distance.

  • Paracrine : Messager chimique agissant dans le voisinage de la cellule endocrine, sans transport sanguin.

  • Autocrine : Hormone auto-stimulante, la cellule endocrine étant également la cellule cible.

• Neurotransmetteurs : Transmission via une synapse.

• Neurocrine : Messager chimique sécrété dans le sang par une cellule nerveuse.

Classification et Synthèse des Hormones

Les hormones sont classées selon leurs propriétés chimiques, qui influencent leur synthèse, leur stockage, leur sécrétion et leur mode de transport.

Classification Chimique des Hormones

Les hormones peuvent être lipophiles ou hydrophiles, ce qui détermine leur capacité à traverser les membranes cellulaires et le type de récepteur auquel elles se lient.

• Hormones lipophiles (traversent la membrane, récepteurs intracellulaires) :

  • Hormones stéroïdes : Dérivés du cholestérol (ex: hormones de la corticosurrénale, hormones sexuelles, hormones du placenta).

  • Hormones thyroïdiennes : Dérivés iodés de la tyrosine (ex: T₃ et T₄ de la thyroïde).

• Hormones hydrophiles (exocytées, récepteurs membranaires) :

  • Catécholamines : Dérivés de la tyrosine (ex: hormones de la médullosurrénale).

  • Peptides et protéines : Chaînes d'acides aminés (ex: hormones de l'hypothalamus, de l'hypophyse, de la parathyroïde, du pancréas, etc.).

Modalités de Synthèse, Stockage et Sécrétion

Les propriétés chimiques des hormones dictent leurs mécanismes de synthèse, de stockage et de sécrétion :

Transport et Demi-vie des Hormones

Mode de Transport des Hormones

Le mode de transport des hormones dans le sang dépend également de leurs propriétés chimiques :

• Hormones hydrosolubles : Transportées en solution dans le plasma (sauf certaines catécholamines).

• Hormones liposolubles : Transportées par des protéines plasmatiques (spécifiques ou non, comme l'albumine). Ces protéines, synthétisées par le foie, se lient aux hormones et les libèrent à proximité de la cellule cible.

Demi-vie des Hormones

La demi-vie est le temps nécessaire pour que la moitié d'une substance soit utilisée, consommée ou éliminée du sang. Elle ne doit pas être confondue avec la durée d'action dans la cellule.

• La demi-vie varie de quelques minutes à 1-2 heures.

• Exceptions : Catécholamines (moins d'une minute), T₃ et T₄ (jours à semaines).

Impact sur la Concentration Sanguine

La concentration en hormone dans le sang est influencée par plusieurs facteurs :

1. Si la concentration en protéines de transport augmente :

   • La concentration totale en hormone reste constante.

   • Les hormones libres diminuent (car davantage se lient aux nouvelles protéines).

   • Les hormones liées augmentent.

2. Si le taux de sécrétion de l'hormone augmente :

   • La concentration totale en hormone augmente.

   • La concentration en hormones libres et liées augmente.

3. Si le pic de sécrétion s'arrête (retour au taux initial) :

   • La concentration totale en hormone se stabilise.

   • Les hormones liées aux récepteurs sont métabolisées et éliminées (clairance), entraînant une diminution de la concentration totale en hormone et des hormones liées.

Récepteurs et Mécanismes d'Action Hormonale

Les hormones exercent leurs effets en se liant à des récepteurs spécifiques, déclenchant des cascades de signalisation intracellulaire qui modifient l'activité cellulaire.

Site des Récepteurs et Mécanisme d'Action

Le site où l'hormone se lie et le mécanisme d'action qui en découle dépendent du type d'hormone :

Détail des Mécanismes d'Action

• Hormones stéroïdes :

  1. L'hormone (lipophile) diffuse à travers la membrane cellulaire.

  2. Elle se lie à son récepteur intracellulaire.

  3. Le complexe hormone-récepteur agit comme un facteur de transcription.

  4. Il se fixe sur l'ADN, activant ou inhibant des gènes.

  5. Ceci conduit à la synthèse de nouvelles protéines.

• Hormones thyroïdiennes :

  1. T₃/T₄ pénètrent dans la cellule.

  2. T₄ est souvent convertie en T₃ (forme active).

  3. T₃ se lie à un récepteur nucléaire.

  4. Ceci active des gènes et stimule la synthèse protéique.

• Catécholamines et Hormones peptidiques (deux possibilités pour les peptidiques) :

  1. L'hormone (hydrophile) ne traverse pas la membrane.

  2. Elle se fixe à un récepteur membranaire.

  3. Activations d'un second messager (ex: AMPc, , IP3/DAG).

  4. Ceci entraîne une modification de l'activité de protéines préexistantes ou une régulation des canaux ioniques.

Les récepteurs influencent la réponse physiologique par leur spécificité, leur nombre (variable), leur bio-affinité et leur disponibilité.

Réponse Cellulaire aux Hormones

La réponse physiologique est souvent due à la modification de l'activité des protéines intracellulaires.

Facteurs Influencent la Réponse Hormonale

• Sensibilité : Concentration hormonale nécessaire pour atteindre 50% de l'effet hormonal.

• Réponse maximale : Effet hormonal maximal, atteint lorsque tous les récepteurs sont liés.

  • En dessous d'une certaine concentration, l'effet est insuffisant.

  • Au-delà, l'effet augmente avec la concentration jusqu'à un plateau (réponse maximale).

Modifications de la Réponse Hormonale

• Diminution du nombre de récepteurs : Entraîne une diminution de la réactivité. Pour une même concentration, l'effet hormonal est réduit. La réponse maximale est atteinte plus rapidement et est diminuée.

• Diminution de la sensibilité des récepteurs (ex: présence d'antagonistes) : Une concentration beaucoup plus élevée est nécessaire pour obtenir le même effet hormonal. La réponse maximale peut être atteinte par surdosage hormonal.

Latence et Durée d'Action

• Latence : Temps écoulé entre la sécrétion d'une hormone et l'apparition de la réponse physiologique.

• Durée d'action : Temps écoulé entre le début mesurable de la réponse physiologique et son arrêt.

  • Exemple Adrénaline : Libérée en secondes, active en secondes, durée d'action de quelques minutes.

  • Exemple Thyroxine : Stockée des mois, active après plusieurs jours de latence, durée d'action de plusieurs semaines.

Taux de Clairance Métabolique

Le taux de clairance métabolique est le taux de disparition d'une hormone par rapport à sa concentration plasmatique. Il est influencé par:

• La fixation sur les récepteurs.

• La métabolisation.

• L'élimination via les reins et le foie.

La clairance est relativement constante, donc la concentration plasmatique d'une hormone renseigne sur son taux de sécrétion.

En perfusion continue et à l'état d'équilibre, la quantité de substance administrée par unité de temps est égale à la quantité éliminée, ce qui maintient la concentration plasmatique constante.

Régulation de la Sécrétion Hormonale

La régulation hormonale est un processus complexe dépendant de plusieurs facteurs :

1. Composition des liquides extracellulaires : Un excès ou un manque d'une substance peut servir de stimulus.

2. Stimuli nerveux : Induits par des modifications endogènes (sommeil, stress) ou exogènes (lumière).

3. Rétroaction (feedback) :

   • Feedback négatif (FB-) : Le plus courant, diminue la sécrétion.

   • Feedback positif (FB+) : Plus rare, amplifie la sécrétion.

4. Autres hormones :

   • Agoniste : Hormone stimulant la sécrétion d'une autre (ex: ACTH stimule le cortisol).

   • Antagoniste : Hormone inhibant la sécrétion d'une autre (ex: insuline inhibe le glucagon).

   • Synergique : L'effet combiné est supérieur à la somme des effets individuels (ex: glucagon + adrénaline).

   • Permissive : Une hormone permet à une autre d'exercer ses effets (ex: hormones reproductrices et thyroïdiennes).

Dosage Hormonal

Le dosage hormonal, qui mesure la concentration sanguine des hormones, est complexe pour plusieurs raisons :

• Concentration variable :

  • Sécrétion pulsatile : Ex. LH, qui présente des pics pendant de courts moments.

  • Rythme circadien/nycthéméral : Ex. Cortisol, avec un pic en début de journée et un minimum en période sombre.

• Concentration sanguine très faible : De l'ordre du picogramme () au microgramme (). Nécessite des techniques très sensibles.

Techniques de Dosage Hormonal

• RIA (Radioimmunoassay) :

  1. Quantité connue d'hormones marquées radioactivement est ajoutée.

  2. Quantité connue et plus basse de protéine de liaison est ajoutée.

  3. Les hormones (radioactives et à doser) se lient aux protéines.

  4. La radioactivité est mesurée.

  5. Le rapport entre hormones radioactives fixées et libres est calculé. Plus ce rapport est élevé, plus la concentration en hormones non radioactives est basse.

• ELISA

(Enzyme-Linked Immunosorbent Assay) :

1. Des anticorps (AC) spécifiques de l'hormone d'intérêt sont fixés au fond du puits.

2. L'hormone d'intérêt se fixe aux AC.

3. Un système d'amplification est ajouté : un AC anti-hormone conjugué à une enzyme, puis un AC anti-AC conjugué à une enzyme.

4. Le substrat de l'enzyme est ajouté et transformé en produit coloré.

5. La quantité de produit coloré est mesurée : plus la concentration en hormone est élevée, plus il y a de produit coloré.

Pathologies Endocriniennes

Les maladies endocriniennes résultent d'un manque ou d'un excès d'effets hormonaux. Elles peuvent être causées par des anomalies à plusieurs niveaux :

• Synthèse et sécrétion de l'hormone : Hypersécrétion ou hyposécrétion.

• Transport de l'hormone.

• Biodisponibilité des récepteurs.

• Réponse de la cellule cible.

• Mécanismes de régulation.

Présentation Résumée des Principales Hormones

Hypothalamus

• Hormones de libération ou d'inhibition (TRH, CRH, GnRH, GHRH, GHIH, PRH, PIH) : Contrôlent la sécrétion des hormones de l'hypophyse antérieure.

Hypophyse Postérieure

• Hormone antidiurétique (Vasopressine) : Augmente la réabsorption d'eau dans le tubule rénal et provoque une vasoconstriction des artérioles.

• Oxytocine : Augmente la contractilité utérine et l'éjection du lait par les glandes mammaires.

Hypophyse Antérieure

• Hormone thyréotrope (TSH) : Stimule la sécrétion de T₃ et T₄ par les cellules folliculaires de la thyroïde.

• Hormone corticotrope (ACTH) : Stimule la sécrétion de cortisol par la corticosurrénale.

• Somathormone (Hormone de croissance, STH, GH) : Essentielle à la croissance, stimule la croissance des os et tissus mous, a des effets métaboliques (anabolisme protéique, mobilisation des lipides, conservation du glucose). Stimule la production d'IGF (somatomédine) par le foie.

• Hormone folliculo-stimulante (FSH) : Chez la femme, croissance et développement des follicules ovariens, sécrétion d'œstrogènes. Chez l'homme, stimulation de la production de spermatozoïdes dans les tubules séminifères.

• Hormone lutéinisante (LH) / Stimuline des cellules interstitielles (ICSH) : Chez la femme, déclenche l'ovulation, développe le corps jaune, sécrète œstrogènes et progestérone. Chez l'homme, stimule la sécrétion de testostérone par les cellules interstitielles de Leydig.

• Prolactine : Chez la femme, développe la glande mammaire, stimule la sécrétion de lait. Chez l'homme, rôle incertain.

Thyroïde

• Tétraiodothyronine (Thyroxine ou T₄) et Triiodothyronine (T₃) : Augmentent le métabolisme, indispensables au développement du système nerveux et à la croissance.

• Calcitonine (secrétée par les cellules C) : Diminue la concentration plasmatique de calcium.

Corticosurrénale

• Aldostérone (minéralocorticoïde) : Augmente la réabsorption de et la sécrétion de dans le tubule rénal.

• Cortisol (glucocorticoïde) : Augmente le glucose sanguin au détriment des lipides et protéines, contribue à l'adaptation au stress.

• Androgènes (déhydroépiandrostérone) : Contribuent à la poussée pubertaire et à l'appétit sexuel chez la femme.

Médullosurrénale

• Adrénaline et Noradrénaline : Renforcent l'action du système nerveux sympathique, contribuent à l'adaptation au stress et à la régulation de la pression artérielle.

Pancréas Endocrine (Îlots de Langerhans)

• Insuline (cellules ) : Stimule la capture, l'utilisation et le stockage des nutriments absorbés.

• Glucagon (cellules ) : Maintient la concentration des nutriments dans le sang entre les périodes digestives.

Parathyroïde

• Hormone parathyroïde (PTH) : Augmente la concentration plasmatique de calcium, diminue celle du phosphate, stimule l'activation de la vitamine D.

Gonades

• Ovaire féminin :

  • Estrogènes : Développement du follicule et des caractères sexuels secondaires féminins, croissance des seins et de l'utérus, soudure des épiphyses osseuses.

  • Progestérone : Pr

épare l'utérus à la gestation.

• Testicule masculin :

  • Testostérone : Stimule la production des spermatozoïdes, développement des caractères sexuels secondaires masculins, stimulation de l'appétit sexuel, contribution à la croissance et à la soudure épiphysaire.

• Ovaire et testicules :

  • Inhibine : Inhibe la sécrétion de FSH par l'hypophyse antérieure.

Épiphyse

• Mélatonine : Inhibe potentiellement la sécrétion des hormones gonadotropes FSH et LH ; la diminution de sa sécrétion pourrait déclencher la puberté.

Placenta

• Estrogènes et Progestérone : Contribuent à la poursuite de la grossesse, préparent la glande mammaire à l'allaitement.

• Gonadotrophine chorionique : Maintien du corps jaune durant la grossesse.

Reins

• Rénine (via angiotensine) : Stimule la sécrétion d'aldostérone par le cortex surrénal.

• Érythropoïétine : Stimule la production d'érythrocytes par la moelle osseuse.

Estomac

• Gastrine : Contrôle la motricité et les sécrétions digestives (glandes exocrines, muscles lisses digestifs, pancréas, foie, vésicule biliaire) facilitant la digestion et l'absorption.

Duodénum

• Sécrétine, Cholécystokinine, Peptide inhibiteur de l'estomac.

Foie

• Somatomédines (IGF) : Stimulent la croissance des os et des tissus mous.

Peau

• Vitamine D : Augmente l'absorption du calcium et du phosphate ingérés par l'intestin.

Thymus

• Thymosine : Stimule la prolifération et l'activité des lymphocytes T.

Cœur

• Peptide natriurétique auriculaire : Inhibe la réabsorption de dans le tubule rénal.

Points Clés à Retenir

• L'endocrinologie étudie la régulation des fonctions corporelles par les hormones.

• Les hormones sont des messagers chimiques avec des modes d'action variés (endocrine, paracrine, autocrine).

• Leur classification (lipophiles/hydrophiles) détermine leur synthèse, stockage, transport et mécanisme d'action.

• La régulation hormonale se fait par des stimuli divers (liquides extracellulaires, nerveux, feedback, autres hormones).

• Le dosage hormonal est complexe en raison de la variabilité et de la faible concentration des hormones.

• Les maladies endocriniennes résultent d'un déséquilibre hormonal.