Dr BOGGIO Le système endocrinien 2.2 S1 Cycles de la vie et grandes fonctions IFSI Dijon - Promotion COLLIERE

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1 1 Dr BOGGIO Le système endocrinien 2.2 S1 Cycles de la vie et grandes fonctions IFSI Dijon - Promotion COLLIERE C est le second système de régulation de l organisme. Il est synergique avec le système nerveux. Il coordonne et dirige de nombreuses activités cellulaires. Différences dans les vitesses d action des 2 systèmes. Système nerveux : actions rapides par le biais des influx nerveux sur les muscles et les glandes ajustement rapide aux changements internes et externes. Système endocrinien : plus lent. Il déverse dans le sang des messagers chimiques, les hormones, qui sont transportées dans tout l organisme. Coordination de processus relativement lents, voire continus : reproduction croissance et développement équilibre des ions et de l eau métabolisme équilibre énergétique Caractéristiques générales Organes du système endocrinien = glandes endocrines (= organes endocriniens dans Marieb). De petites dimensions. Disséminées dans le corps. La chimie des hormones Hormones = substances chimiques, sécrétées par des cellules par exocytose, déversées dans le liquide extracellulaire (liquide interstitiel + plasma), et modifiant l activité métabolique d autres cellules situées à distance

2 2 (Hormon en grec = exciter). Deux groupes chimiques Hormones stéroïdes : dérivées du cholestérol Hormones sexuelles produites par les gonades (testicule et ovaires) et Hormones produites par le cortex surrénal. Ces hormones sont solubles dans les lipides. Hormones dérivées d acides aminés : certaines sont des protéines ou des peptides d'autres sont dérivées de la tyrosine (un acide aminé) : catécholamines et hormones thyroïdiennes. Dans le plasma, les hormones stéroïdes et les hormones thyroïdiennes sont transportées sur un transporteur protéique spécifique. Les autres circulent sous forme libre. On associe à ces hormones : des hormones locales comme les prostaglandines, dérivées des lipides des hormones sécrétées par des cellules endocrines présentes dans d'autres organes que les glandes endocrines. Exemples : érythropoïétine (EPO) sécrétée dans le sang par le rein, gastrine sécrétée dans le sang par la paroi du tube digestif. Les mécanismes de l action hormonale Une hormone donnée agit sur certaines cellules (cellules cibles) de certains organes (organes cibles). Pour réagir avec cette hormone la cellule cible doit posséder un récepteur protéique spécifique (attention aux différents sens du mot récepteur) auquel l hormone peut se lier. Selon les cas, ce récepteur protéique est sur la membrane, dans le cytoplasme ou dans le noyau. La liaison de l hormone et du récepteur modifie l activité de la cellule cible.

3 3 Effets possibles : modification de la perméabilité ou de l état électrique de la membrane synthèse de protéines, en particulier des enzymes activation ou inactivation d enzymes stimulation de la mitose Deux types de mécanisme : 1) 9.1a : Les hormones stéroïdes et les hormones thyroïdiennes diffusent à travers la membrane plasmique des cellules cibles (hormones liposolubles) pénètrent dans le noyau se lient à un récepteur protéique Le complexe hormone-récepteur se lie à des sites précis de l ADN Cette interaction déclenche la transcription de gènes de l ADN en molécules d ARN messager (ARNm) traduites dans le cytoplasme par la synthèse de protéines. 2) 9.1b : Les hormones non stéroïdes se lient à des récepteurs situés sur la membrane plasmique Cette liaison déclenche une série de réactions : d'abord activation d une enzyme située à la face interne de la membrane. Puis cette enzyme catalyse une réaction cytoplasmique qui produit (à partir de l ATP) de l AMP cyclique, (= AMPc = adénosine monophosphate cyclique), appelée second messager. L AMPc modifie le métabolisme (par exemple activation ou inactivation d enzymes) Remarques : il existe d autres seconds messagers. Le système décrit en cascade, a un effet multiplicateur. Une molécule d hormone active plusieurs molécules d enzymes de la membrane. Chacune catalyse la production de plusieurs molécules d AMPc Grâce à cette amplification, les hormones sont puissantes : elles produisent des effets importants à faible concentration.

4 4 Régulation de la libération des hormones Qu est-ce qui incite les glandes endocrines à libérer ou non leurs hormones? Rétro-inhibition ou rétro-action négative 1.4 Un stimulus déclenche la sécrétion d une hormone dans le sang. L augmentation du taux de l hormone : influe sur les organes cibles pour corriger le stimulus mais, simultanément, inhibe la libération de l'hormone par la glande endocrine. Par ailleurs il existe une cycle circadien pour certaines hormones, libérées plutôt le matin ou la nuit. Trois types de stimulus activent les glandes endocrines : stimulus hormonal stimulus humoral stimulus nerveux Stimulus hormonal : Une glande endocrine (qui sécrète donc une hormone) réagit à une autre hormone. 9.2a Ainsi des hormones hypothalamiques agissent sur l adénohypophyse (= hypophyse antérieure = lobe antérieur de l hypophyse = antéhypophyse) laquelle libère des hormones adénophypophysaires qui agissent sur d autres glandes endocrines, lesquelles libèrent des hormones qui agissent sur des organes cibles et qui agissent (signal hormonal) sur l adénohypophyse libération des hormones hypophysaires et donc leurs propres libérations (rétro-inhibition par étapes). pour freiner la Stimulus "humoral" : (N.B. : humoral = relatif aux liquides organiques) Variation du taux sanguin de certains ions et de certains nutriments

5 5 libération d hormones. Exemple : libération de la PTH par les parathyroïdes lorsque la calcémie diminue (9.2b) ou libération de l insuline par le pancréas endocrine lorsque la glycémie augmente. Stimulus nerveux : 9.2c Des neurofibres stimulent la libération d hormones. Exemple : système sympathique et médullosurénale. Plusieurs types de stimulus agissent parfois sur une même glande endocrine. Les principales glandes endocrines 9.3 Glandes strictement endocrines Hypophyse (Glande) thyroïde (Glandes) parathyroïdes (Glandes) surrénales Glande pinéale = Corps pinéal = Epiphyse Thymus Organes en partie endocrines Pancréas : (+ sécrétions exocrines digestives) Gonades : ovaires et testicules (+ gamètes) Hypothalamus : (+ système nerveux) Les glandes endocrines libèrent leurs hormones dans le sang. Elles sont donc très vascularisées. Rappel : Les glandes exocrines libèrent leur sécrétion dans un conduit, vers la peau ou une cavité ouverte vers l extérieur. Hypophyse Taille d un raisin Suspendue à l hypothalamus par une tige. Nichée dans la selle turcique de l os sphénoïde. Deux lobes : 9.4 lobe antérieur = antéhypophyse = adénohypophyse (adén = glande) : tissu glandulaire

6 6 lobe postérieur = posthypophyse = neurohypophyse : comprend du tissu nerveux. Hormones de l adénohypophyse 6 hormones Hormone de croissance Prolactine TSH ACTH FSH LH Hormone de croissance et prolactine effets sur des glandes non endocrines Les autres hormones sont des stimulines. effets sur d autres glandes endocrines. Ce sont toutes des protéines ou des peptides. Elles agissent donc toutes par l intermédiaire d un second messager Elles sont toutes régies par des stimulus hormonaux, le plus souvent avec rétro-inhibition. Hormone de croissance = GH (= growth hormone) Effet anabolisant : Elle favorise la synthèse des protéines et la multiplication des cellules. Elle augmente la taille des organes et d abord celle des os longs et des muscles (dopage). Donc elle fait grandir. Elle est surtout sécrétée la nuit. Prolactine Ressemble à l hormone ce croissance. Développement des glandes mammaires et de la production de lait. ACTH Agit (stimuline) sur la corticosurrénale, c est-à-dire sur la partie corticale de la glande surrénale. TSH Agit (stimuline) sur la croissance de la thyroïde et sur la sécrétion d hormones par la thyroïde

7 7 FSH et LH sont les gonadostimulines (gonadotrophines) Agissent sur les gonades FSH = hormone folliculostimulante Chez la femme : stimulation de la maturation des follicules ovariens, qui assurent le développement des ovules, préparant l ovulation, et sécrétant des oestrogènes. Chez l homme : stimulation de la formation des spermatozoïdes. LH = hormone lutéinisante Chez la femme : déclenche l ovulation. permet la transformation du follicule en corps jaune qui sécrète la progestérone. Chez l'homme : production de testostérone par le testicule L'adénohypophyse est de petite taille mais c'est une pièce maîtresse de l activité endocrine. Ablation de l adénohypophyse conséquences graves. Le fonctionnement de l adénohypohyse dépend de l hypothalamus. Celui-ci élabore des hormones de libération (RH) et des hormones d inhibition (IH) et les libère dans le sang, lequel les transporte par un système porte (système porte : deux réseaux capillaires en continu) dit hypothalamo-hypophysaire. Neurohypophyse, L hypothalamus agit aussi par l intermédiaire de la neuro (post) hypophyse mais de façon très différente. Des neurones de l hypothalamus élaborent deux hormones, l ocytocine et l hormone antidiurétique (ADH) qui sont transportées dans des axones jusqu à la neurohypophyse où elles sont stockées. Ces hormones sont ensuite libérées dans le sang. L ocytocine est sécrétée au moment de l accouchement

8 8 (elle stimule la contraction utérine) et pendant l allaitement (elle stimule l éjection de lait). L ADH agit sur les reins en limitant la quantité d eau dans l urine, donc la quantité d urine qui est constituée essentiellement d eau. L ADH diminue la diurèse et rend l urine plus concentrée en substances dissoutes. Comme l urine provient du plasma (par filtration), l ADH augmente le volume de plasma, donc le volume sanguin, et augmente la pression artérielle. (Glande) thyroïde En avant de la trachée 9.6 En forme de bouclier. Deux parties latérales (lobes) reliées par un isthme La thyroïde secrète les hormones thyroïdiennes et la calcitonine. Histologie 9.6 b : structures creuses, les follicules (follis, sac) thyroïdiens qui stockent une substance colloïdale collante contenant une protéine : la thyroglobuline. Ces follicules sont entourés d un épithélium constitué des cellules folliculaires (= cellules thyroïdiennes). Entre les follicules, on trouve des cellules dites parafolliculaires qui sécrètent la thyrocalcitonine. Les hormones thyroïdiennes sont la thyroxine T4 et la triiodothyronine T3. T3 et T4 se ressemblent Elles sont formées à partir de molécules de tyrosine, qui est un acide aminé. T4 a 4 atomes d iode. T3 a 3 atomes d iode. Les hormones thyroïdiennes agissent sur toutes les cellules. Elles accélèrent le métabolisme. Elles interviennent dans la croissance (avec la GH) et dans le développement du système nerveux central.

9 9 La TSH, hormone antéhypophysaire, active la croissance de la thyroïde et la synthèse des hormones thyroïdiennes. Autre hormone de la thyroïde : la thyrocalcitonine. Elle est élaborée dans les cellules parafolliculaires. Elle est libérée dans le sang lorsque la calcémie (taux de calcium dans le sang) augmente (exemple de stimulus humoral). Elle favorise la fixation de calcium par les os. Elle abaisse la calcémie. Glandes parathyroïdes Petites glandes situées à la face postérieure de la thyroïde 9.3 Elles sécrètent la PTH, parathormone ou hormone parathyroïdienne. Cette hormone préside au maintien de la calcémie. Toute diminution de la calcémie libération de PTH. Actions de la PTH : libération de calcium par l os (dégradation de la matrice osseuse par les ostéoclastes) augmentation de l absorption intestinale du calcium (par l intermédiaire de la vitamine D) diminution de l excrétion rénale de calcium Au total : augmentation de la calcémie PTH : hormone hypercalcémiante (Thyrocalcitonine : hypocalcémiante) Régulation par rétroinhibition 9.9 Glandes surrénales 9.3 Glandes en forme de pyramides au-dessus des reins. Deux parties très différentes : Cortex = corticosurrénale Médulla = médullosurrénale Cortex surrénal Trois couches cellulaires élaborant chacune une classe d hormones corticostéroïdes : minéralocorticoïdes, glucocorticoïdes, hormones sexuelles La première couche élabore les hormones minéralocorticoïdes.

10 10 La principale est l'aldostérone. Elle régule des taux sanguin des sels minéraux, ions Na et ions K en particulier. Site d action : les tubules rénaux (Cf. rein) évacuent plus ou moins d'ions dans l urine. L'augmentation du taux d aldostérone dans le sang diminue l'excrétion de Na dans l'urine et augmente l'excrétion de K dans l'urine. Si l'excrétion du Na diminue, celle d'eau également pour des raisons d'osmose. Les minéralocorticoïdes (aldostérone) assurent donc l équilibre hydro-électrolytique de l organisme. La sécrétion d aldostérone est stimulée par (9.10) l augmentation du K dans le sang, la baisse du Na dans le sang, la rénine, sécrétée par les reins, par l intermédiaire de l angiotensine II (lorsque la pression artérielle chute), et inhibée par le facteur natriurétique auriculaire, hormone libérée par les oreillettes lorsque la pression artérielle augmente. La seconde couche du cortex surrénal élabore les glucocorticoïdes (cortisone et cortisol). L ACTH stimule la sécrétion des glucocorticoïdes. Effets des glucocorticoïdes : Bon fonctionnement du métabolisme. Résistance aux facteurs de stress prolongés. Augmentation de la glycémie. Transformation d acides aminés en glucose. Diminution des effets de l inflammation Diminution de la douleur Ces derniers effets expliquent l'intérêt des corticoïdes de synthèse (médicaments). La troisième couche sécrète les androgènes (hormones sexuelles mâles) et un peu d œstrogènes (hormones sexuelles femelles). Médulla surrénale Elle est analogue à du tissu nerveux. Elle est équivalente à un ganglion du système sympathique.

11 Ses cellules sont innervées par les fibres préganglionnaires du sympathique Mais ces cellules, au lieu d être des neurones, sont des cellules glandulaires. Elles sécrètent dans le sang de la noradrénaline et de l'adrénaline. Stress (lutte, fuite) excitation du sympathique effets sur la fréquence cardiaque, la pression artérielle, les bronchioles, le tube digestif. Ces effets sont renforcés et prolongés par les hormones de la médulla surrénale. Les ilôts pancréatiques 9.3 Le pancréas est une glande mixte La partie exocrine est constituée d'amas cellulaires qui sécrètent des enzymes digestives La partie endocrine est constituée par des ilôts de cellules dispersés au sein des cellules exocrines. Ces ilôts comprennent plusieurs types de cellules sécrétant différentes hormones. Les cellules bêta sécrètent l'insuline. L'insuline agit sur presque toutes les cellules de l organisme. Elle fait rentrer le glucose dans les cellules. Elle favorise la glycolyse (catabolisme du glucose). Elle favorise la mise en réserve de glucose en glycogène. Elle favorise la synthèse des triglycérides. Elle favorise la synthèse des protéines. Les trois premières actions font baisser la glycémie. L'insuline est une hormone hypoglycémiante. Elle est la seule hormone hypoglycémiante. Le stimulus de la sécrétion d'insuline est l'augmentation de la glycémie. L insuline retire le glucose du sang. Donc le stimulus disparaît. La sécrétion d insuline cesse. = Rétroinhibition Le glucagon est sécrété par d'autres cellules des ilôts endocrines du pancréas. Il favorise la dégradation du glycogène en glucose. Il fait donc augmenter la glycémie.

12 12 Un faible taux de glycémie stimule la sécrétion de glucagon. Celui-ci favorise la libération de glucose par le foie à partir du glycogène. Utile en urgence. Résumé 9.14 Corps pinéal = épiphyse 9.3 Dans le diencéphale. Au-dessus du troisième ventricule Il sécrète la mélatonine. Le taux sanguin est élevé le soir, au plus bas vers midi. La mélatonine intervient dans le sommeil et la régulation du cycle jour-nuit. La sécrétion de la mélatonine augmente la nuit. C'est une glande qui soulève beaucoup de passions mais encore très mal connue. Thymus Dans le thorax, derrière le sternum Grande chez l enfant, elle diminue ensuite de taille. Elle joue surtout rôle dans l immunité. Elle est le lieu de la maturation de certains lymphocytes, les lymphocytes T Le thymus sera étudié dans l'ue concernant le système immunitaire. Gonades Glandes mixtes : exocrines (Cf : système génital) et endocrines (maintenant). Les ovaires sont les gonades de la femme. Ce sont deux petits organes pelviens. Ils produisent les gamètes femelles, ovocytes qui deviennent ovules, et deux groupes d hormones stéroïdes : œstrogènes progestérone

13 13 Les ovaires ne fonctionnent véritablement qu à partir de la puberté sous l action des gonadostimulines, lesquelles agissent selon un cycle de 28 jours environ, le cycle ovarien, caractérisé par l ovulation et par des variations cycliques de la sécrétion des hormones ovariennes. Les œstrogènes, œstrone et œstradiol, sont synthétisés et sécrétés par les follicules ovariques (ou ovariens) pendant la première partie du cycle, et sécrétés par le corps jaune, provenant du follicule ovarien après l ovulation pendant la deuxième partie du cycle. Ils provoquent l apparition des caractères sexuels secondaires développement des seins poils pubiens maturation des organes génitaux internes (utérus) et externes (vulve) Avec la progestérone ils assurent les modifications cycliques de la muqueuse de l utérus, caractéristiques du cycle menstruel Pendant la grossesse, les œstrogènes sont synthétisés par le placenta. Ils assurent le maintien de la grossesse et la préparation des glandes mammaires (avec la prolactine). La progestérone, est sécrétée par le corps jaune dans la deuxième partie du cycle. Avec les œstrogènes, elle permet le cycle menstruel. Le développement du follicule ovarien, la sécrétion des œstrogènes par celui-ci, l ovulation, la transformation du follicule en corps jaune, la sécrétion de la progestérone et des œstrogènes, dépendent des gonadostimulines (Cf système génital).

14 14 Les testicules sont les gonades de l'homme Ce sont deux glandes suspendues dans une enveloppe cutanée externe attachée à la partie inférieure de l abdomen, le scrotum. Fonction exocrine : élaboration des spermatozoïdes, gamètes, fabriqués dans les tubules séminifères. Fonction endocrine : sécrétion des androgènes, notamment la testostérone, fabriqués par les cellules du tissu testiculaire interstitiel (entre les tubes séminifères) Les androgènes sont essentiels à la formation des spermatozoïdes et au développement des caractères sexuels secondaires masculins : développement des organes génitaux externes, pilosité (pubis, axillaire, visage), musculature, mue de la voix, libido. Fonction exocrine et endocrine se développent à la puberté sous l influence des gonadostimulines. Spécifiquement la LH assure la sécrétion de testostérone. (Cf système génital) Autres tissus endocrines Cellules productrices d hormones dans : tissu adipeux : leptine régulation du bilan énergétique paroi de l estomac : gastrine libération d acide chlorhydrique dans l estomac paroi du duodénum : sécrétine sécrétion pancréatique paroi du duodénum : cholécystokinine sécrétion pancréatique + action sur la vésicule biliaire reins : EPO production des globules rouges peau et rein : vitamine D (peau), activée dans les reins absorption intestinale du calcium et fixation du calcium sur l'os. Cf chapitres ultérieurs

15 15 Placenta Organe temporaire, intra-utérin. Il permet la nutrition, la respiration, l excrétion du fœtus. C'est aussi une glande hormonale dont les hormones maintiennent la grossesse et préparent l accouchement et l allaitement Au tout début de grossesse le placenta sécrète une hormone : l'hormone gonadotrophine chorionique (HCG) (analogue de la LH). Elle assure le maintien du corps jaune, donc la sécrétion des œstrogènes et de la progestérone. Elle évite la menstruation. N.B. Les tests de grossesse en pharmacie consistent en un dosage de l HCG dans les urines. Après 3 mois de grossesse le placenta sécrète les œstrogènes la progestérone l'hormone lactogène placentaire (développement des glandes mammaires). la relaxine qui assure l'assouplissement des ligaments pelviens et de la symphyse pubienne lors de l accouchement. Développement et vieillissement du système endocrinien Banale pour la plupart des glandes Particulière pour les hormones sexuelles Puberté Ménopause propre à la femme réduction de la sécrétion des oestrogènes augmentation du cholestérol et des LDL ostéoporose bouffées de chaleur perte d élasticité de la peau