CHAPITRE VIII LE SYSTEME ENDOCRINIEN A. INTRODUCTION Ce système rassemble les différentes fonctions qui régulent notre organisme. La place est judicieusement choisie puisque système nerveux et système hormonal sont les deux entités qui régulent et contrôlent l ensemble des phénomènes qui se produisent dans notre corps. Longtemps, ils se sont disputés la primauté dans les théories tant médicales que philosophiques. Nous l avons évoqué dans notre quatrième chapitre ; la fonction endocrine est celle qui consiste à sécréter une hormone. Le terme même d hormone dérive d humeur. Depuis la Grèce Antique, les théories médicales et les pratiques qui en découlaient, ont été influencé par la théorie des humeurs. Hippocrate, médecin mais aussi astrologue, différencia les quatre tempéraments issus des quatre éléments physiques constituant le monde. La médecine médiévale désigna ensuite les quatre humeurs biologiques. Il faudra attendre le siècle des Lumières pour élargir la pensée et donc les pratiques. «La saignée ou le clystère» : cette phrase résume assez bien ce que fût la médecine pendant tous ces siècles sous le contrôle des dogmes catholiques. Éléments physiques Tempéraments Humeurs biologiques Organes identifiés le feu tempérament bilieux Bile Foie l air tempérament sanguin Sang Cœur la terre tempérament nerveux Atrabile Rate l eau tempérament lymphatique Lymphe ou pituite Cerveau Les développements ultérieurs, basés sur l observation, allaient remettre progressivement le cerveau et son système nerveux en «tête» du fonctionnement physiologique de l organisme. Toutefois, les deux restent intimement liés. Ils se distinguent aussi par une caractéristique temporelle. Le système nerveux est ultrarapide tandis que le système hormonal agit plus lentement 1. Après avoir défini ce qu est une hormone, nous listerons les glandes endocrines que compte notre corps ainsi que leurs fonctions sur le métabolisme. B. UNE HORMONE? La coordination fonctionnelle des organismes pluricellulaires réclame des systèmes de communication entre cellules. Deux cellules voisines peuvent garder entre elles des contacts plus ou moins étendus, en particulier par leurs membranes plasmiques accolées. Ces échanges 1 La seule exception à cette règle est celle de l adrénaline dont les effets sont quasi instantanés.
sont d ordre mécanique mais plus généralement d ordre chimique. Si le transfert d information doit se réaliser entre des cellules éloignées les unes des autres, deux solutions sont possibles : - soit elles restent en contact par l intermédiaire de longs prolongements, les neurones ; - soit elles communiquent par l intermédiaire de messagers chimiques : les hormones. Pour rappel, une hormone est une substance synthétisée par une cellule endocrine. Elle est sécrétée dans le milieu intérieur et véhiculée par le sang. En quantité infime, l hormone agit de manière spécifique sur une autre cellule dite cellule cible. Cette cellule cible possède un récepteur hormonal, une protéine située à l intérieur de la cellule cible ou présente sur sa membrane plasmique. C est l association entre l hormone et son récepteur qui déclenche la réponse de la cellule au stimulus hormonal. Sans présumer de leurs fonctions, on distingue quatre classes chimiques d hormones : - constituées d un seul acide aminé (la thyroxine), - constituées de chaînes d'acides aminés, ce sont protéines (l insuline), - constituées de stéroïdes dérivés du cholestérol (le cortisol et les hormones sexuelles), - constituées de phospholipides (les prostaglandines). D ailleurs, certaines hormones appartiennent à la même classe chimique mais possèdent des fonctions totalement différentes. Deux hormones à action inverse sont dites antagonistes 2. C. LE SYSTEME ENDOCRINIEN Le système endocrinien est donc constitué par l ensemble des glandes qui synthétisent des hormones, c est-à-dire les glandes endocrines. Ce système participe avec le système nerveux autonome à la régulation de nombreuses fonctions vitales. Ensemble, ils contribuent à l homéostasie en régularisant les taux sanguins de certains métabolites essentiels tels que le glucose et le calcium et adaptent les fonctions végétatives aux variations du milieu extérieur. Le système endocrinien est aussi responsable de la croissance d un individu et de certains cycles biologiques déterminant son activité ou ses fonctions de reproduction : - le cycle circadien (24 h) et nycthéméral (jour/nuit), - le cycle menstruel, - le cycle saisonnier, - la gestation. Il existe aussi une relation entre le système nerveux volontaire et le système endocrinien : les effets des hormones sexuelles sur le comportement sont connus. 2 C est le cas de l insuline (qui diminue le taux de glucose dans le sang) et du glucagon (qui l augmente). 2
Quelles sont les glandes endocrines (de haut en bas)? Le détail suit la représentation anatomique. la glande pinéale, l hypothalamus, l hypophyse, la thyroïde, les glandes parathyroïdes, le 3 thymus, organe disparaissant progressivement au cours de la croissance pour disparaître à l âge adulte, libère des hormones indispensables au développement du système immunitaire 4. le cœur libère une hormone qui contrôle la pression sanguine. la paroi de l estomac va libérer une hormone qui stimulera à son tour la sécrétion des sucs digestifs. les surrénales, les reins produisent l EPO ou érythropoïétine, hormone qui stimule la production de globules rouges. le pancréas, l intestin grêle, les ovaires ou les testicules. GLANDE PINEALE HYPOTHALAMUS HYPOPHYSE THYROIDE PARATHYROIDES THYMUS 3 En caractères réduits, ces organes contiennent des tissus endocrines. Ils ne seront pas développés au-delà de ces quelques mots. 4 Nous en reparlerons dès le début de la deuxième année en Pathologies. 3
D. LA GLANDE PINEALE Ou épiphyse cérébrale, c est notre horloge interne. Elle est attachée à la partie postérieure du troisième ventricule. Par sa production modulée de mélatonine, parfois appelée hormone du sommeil, la glande pinéale joue un rôle dans la régulation du rythme biologique, le rythme circadien. Une concentration élevée nous invite à dormir tandis que durant la journée, son taux est bas. La modulation se fait sur base de la réception et de l intensité de lumière perçue par les yeux (la rétine). La mélatonine est un dérivé de la sérotonine sécrétée par les tissus nerveux, expliquant ainsi le rapport intime entre les deux. E. L HYPOTHALAMUS ET L HYPOPHYSE Ces deux organes seront étudiés ensemble car ils forment ce qu on appelle le complexe hypothalamo-hypophysaire. L hypothalamus est un organe mixte, mi-nerveux, mi-endocrinien. Il est constitué de neurones sécrétoires. C est à cet endroit que l on perçoit d ailleurs le mieux le rapport intime qui existe entre les deux systèmes. Par ce rôle d interface, l hypothalamus sécrète, en fonction des conditions du milieu, des neurohormones qui contrôlent la libération des hormones hypophysaires. Ce contrôle par l hypothalamus se fait sur le couple libération/inhibition. Les comportements sexuels sont les plus concernés. L hypophyse ou glande pituitaire, est de petite taille (1 à 1,5 cm de diamètre) mais libère huit hormones qui contrôlent les principales activités de notre corps, comme la croissance, le métabolisme, la reproduction. L hypophyse ou glande pituitaire se trouve dans une petite cavité osseuse à la base du cerveau, la selle turcique. Ces hormones hypophysaires agissent soit directement, soit en stimulant à leur tour d autres glandes endocrines (voir plus loin). L hypophyse possède deux lobes, chacun doté d une fonction différente. Le lobe postérieur, appelé neurohypophyse, est un prolongement de l hypothalamus où sont entreposées et sécrétées deux hormones sécrétées par l hypothalamus. L adénohypophyse constitue le lobe antérieur et fabrique ses propres hormones. Le complexe hypothalamus-hypophyse permet de distinguer deux catégories d hormones : les hormones effectrices : Ces hormones agissent directement. les hormones glandotropes : Leur rôle est régulateur de la sécrétion d une autre glande, et donc de la libération d une autre hormone. Un tableau en page suivante donne quelques-unes unes des sécrétions hormonales de ce complexe hypothalamo-hypophysaire. 4
GLANDE ou partie de HORMONE PRINCIPAUX EFFETS HYPOTHALAMUS Un exemple de neurohormone, la GnRH Gonadotropin releasing hormone Elle est glandotrope puisqu elle active la sécrétion d une autre hormone. La GnRH entraîne la libération de la FSH et LH (gonadotrope). NEUROHYPOPHYSE Ocytocine Stimule la contraction des muscles utérins et des cellules des glandes mammaires. Hormone antidiurétique Favorise la réabsorption d eau par les reins, régulant ainsi la pression artérielle. (ADH) Stimule la croissance de l individu, du ADENOHYPOPHYSE Hormone de croissance (GH) squelette en particulier (cartilage de ou hormone somatotrope croissance) et influe sur les fonctions métaboliques par anabolisme. Stimule la croissance de la glande Prolactine mammaire et la sécrétion du lait. Stimule la maturation de l ovule chez la Hormone folliculostimulante (FSH) femme, Stimule la spermatogenèse chez l homme. Stimule la production d œstrogènes et Hormone lutéinisante (LH) de progestérone et déclenche l ovulation chez la femme, Stimule les testicules à produire de la testostérone chez l homme. Thyrotropine (TSH) Stimule la sécrétion d hormones par la glande thyroïde Stimule la sécrétion des gluco-, des Corticotropine (ACTH) minéralo-corticoïdes et d androgènes par les corticosurrénales Endorphines Elles ne sont pas des hormones mais des neurotransmetteurs agissant sur les récepteurs opiacés, donc atténuation de la douleur, du stress, sensations de plaisir, etc.. 5
L anabolisme est l ensemble des réactions chimiques des organismes vivants permettant la synthèse des molécules essentielles à partir des éléments de base fournis par l alimentation et aboutissant à la construction ou au renouvellement des tissus. Les réactions d anabolisme sont endoénergétiques (qui consomment de l énergie). On peut aussi parler de biosynthèse. Anabolisme + catabolisme (l inverse) = métabolisme. F. LA THYROÏDE La thyroïde est située à la face antérieure du cou, au-dessous des cartilages du larynx, comme fixée sur la trachée. Elle est constituée par deux lobes latéraux réunis l un à l autre par une portion rétrécie, l isthme. Sa forme générale rappelle donc celle d un H. La glande thyroïde apparaît comme formée par la juxtaposition de nombreux îlots cellulaires. Nous retrouverons cette notion d îlots dans d autres glandes endocrines comme le pancréas. Ces ilôts sont richement vascularisés. Comme toutes les glandes endocrines, la thyroïde fabrique des hormones. Les hormones thyroïdiennes sont au nombre de deux : la tétraiodothyronine, dite T4 5 ou thyroxine, la triiodothyronine dite T3, la calcitonine. T4 et T3 sont des hormones synthétisées à partir de l iode capté par la thyroïde dans l alimentation. Il est donc essentiel que notre alimentation équilibrée apporte l iode nécessaire. Il est présent de manière prépondérante dans les produits de la mer ais également dans le soja, les haricots verts et les laitages. L action de ces deux hormones est combinée. Elles sont stimulantes de l activité de toutes les cellules de l organisme. Elles augmentent la consommation d oxygène par les cellules, améliorant ainsi leurs preformances, leurs processus métaboliques. Rappelons que la sécrétion de ces hormones par la thyroïde est régulée en fonction des besoins de l organisme par l hypophyse et sa TSH. C est l excès ou le défaut de T3 et T4 circulantes qui désactive ou active la libération de TSH par l hypophyse. Certaines pathologies touchent le fonctionnement de cette glande comme l hypo- et l hyper-thyroïdie. Cette insuffisance ou au contraire l abondance d hormones thyroïdiennes a des répercutions sur le métabolisme. L hypothyroïdien déprime et grossit, l hyperthyroïdien est excité et s amaigrit. La troisième, la calcitonine, et comme son nom l indique, va réguler le métabolisme du calcium en association avec les parathormones. Les parathormones produisent l hormone antagoniste de la calcitonine (voir point suivant). 5 Tétra signifie Quatre fois comme tri signifie trois fois. 6
G. LES GLANDES PARATHYROÏDES Au nombre de quatre, les parathyroïdes sont de très petites glandes ovales, situées à chaque extrémité de la face postérieure des lobes latéraux du corps thyroïde (voir schéma page 3 ou 6). Avec la parathormone qu elle sécrète, les parathyroïdes régule, avec la calcitonine thyroïdienne, le métabolisme du calcium. Le calcium existe dans l organisme vivant soit à l état de sels de calcium (dans les os), soit à l état libre (Ca ++ ). Il représente le composant minéral majoritaire de notre organisme. Indispensable à la croissance et la régénération des os et des dents, le calcium est également indispensable au bon fonctionnement des muscles et des nerfs, de la coagulation du sang et concourt à la synthèse d enzymes. Notre ration alimentaire doit donc en apporter en quantité suffisante afin d assurer ce cycle. Nous le savons notre squelette constitue la réserve de calcium (90 %), le reste provenant de notre alimentation. Son absorption et son métabolisme sont régulés par l action de trois facteurs : la parathormone, libérée par les parathyroïdes, fait augmenter la concentration de calcium plasmique en stimulant la libération de calcium des os, en augmentant sa réabsorption rénale. Elle est donc hypercalcémiante. la calcitonine, son antagoniste, abaisse la concentration de calcium sanguin en augmentant le stockage dans les os, en diminuant son absorption duodénale et en augmentant son élimination urinaire. Elle est hypocalcémiante. la vitamine D est une vitamine lipophile qui intervient dans l absorption du calcium par les intestins et qui augmente le transport actif du calcium. Rappelons le rôle de la lumière et de la peau sur le métabolisme de cette vitamine. Ajoutons pour être complet que le métabolisme du calcium est intimement mêlé à celui du phosphore. L équilibre entre ces deux éléments conditionne entre autre la bonne fixation du calcium sur les os, on parle en diététique de rapport phosphocalcique 6. D ailleurs, les trois hormones étudiées ci-dessus régule également le métabolisme du phosphore. H. LES SURRENALES Les glandes surrénales sont au nombre de deux. Comme leur adjectif les qualifie, elles sont juchées au sommet de l un et de l autre rein. A l intérieur de ces glandes, on distingue deux zones assurant des sécrétions différentes : la zone médullaire ou médullosurrénale, sécrète l adrénaline et la noradrénaline. 6 En cas de déséquilibre de ce rapport et donc d excès de calcium circulant, cela conduit à des dépôts dans les artères : une des caractéristiques de l artériosclérose. 7
la zone corticale 7 ou corticosurrénale. La corticosurrénale se différencie encore en trois couches de tissus glandulaires assurant trois groupes hormonaux différents : les glucocorticoïdes, les minéralocorticoïdes et les gonadocorticoïdes. Ces derniers sont aussi dénommés androgènes surrénaliens. Reprenons ces quatre zones identifiées pour reprendre les fonctions assurées par les hormones qu elles produisent. 1 - Les hormones médullosurrénales : La médullosurrénale sécrète des hormones qui aident à lutter contre le stress : l adrénaline 8 et la noradrénaline. De grandes quantités de ces hormones, et particulièrement de la première, sont libérées chaque fois que le système nerveux sympathique réagit à des émotions intenses. La peur entraîne cette décharge d adrénaline qui prépare le corps à fuir ou à affronter le danger. Comment? L adrénaline et la noradrénaline agissent instantanément en augmentant la fréquence cardiaque et la pression artérielle afin d irriguer au maximum les organes vitaux et les muscles squelettiques. 2 - Les hormones glucocorticoïdes de la corticosurrénale : Le cortisol est la principale des hormones glucocorticoïdes. Ces hormones ont un rôle très important dans la régulation des grandes fonctions de l'organisme en intervenant sur le métabolisme des GPL. Le cortisol présente un cycle nycthéméral, c est-à-dire que sa sécrétion de cortisol varie au cours du nycthémère 9 (jour/nuit). Cette modulation de la production du cortisol permet l adaptation des besoins énergétiques, c est le «starter». Sur le métabolisme glucidique, le cortisol a une action hyperglycémiante et favorise la mise en réserve du glucose sous forme de glycogène dans le foie. Sur le métabolisme des protéines, il favorise à doses élevées le catabolisme protéique (la destruction des protéines en formant des acides aminés). Sur les lipides, il provoque une redistribution des graisses. Les autres actions du cortisol sont nombreuses. Hormone catabolisante, elle est utilisée comme produit dopant. Le cortisol possède également des effets anti-inflammatoires et immunosuppresseurs que l on recherche en pharmacologie en administrant son précurseur : la cortisone. 3 - Les hormones minéralocorticoïdes de la corticosurrénale : L'aldostérone en est la principale représentante. En agissant sur le rein, elle provoque la rétention du sodium (Na) par l'organisme et la fuite urinaire du potassium (K). Elle joue 7 De «cortex» signifie en latin «écorce» ; ce terme désigne donc la couche périphérique ou superficielle. 8 Parfois appelée épinéphrine, elle est utilisée en cours de réanimation des arrêts cardio-respiratoires, des chocs anaphylactiques ou hyperallergiques. 9 La production de cortisol est minimale entre 3 et 5 heures du matin, et c'est effectivement un moment de plus grande vulnérabilité de l'organisme. 8
donc un rôle dans l'équilibre acido-basique de notre sang de notre organisme, sur la volémie (volume sanguin) et ainsi sur la tension artérielle. 4 - Les androgènes surrénaliens de la corticosurrénale : Des androgènes sont sécrétés à la fois par la corticosurrénale et par les gonades. La plus célèbre est la DHEA ou hormone anti-vieillissement, dont on ne parvient à prouver l efficacité. D'autres sont sécrétés exclusivement par la corticosurrénale et sont des précurseurs de la testostérone. La testostérone est sécrétée essentiellement par les testicules. La testostérone est l hormone sexuelle mâle 10 et un stéroïde anabolisant agissant entre autre comme psychostimulant. I. LE PANCREAS Lors de notre étude des tissus glandulaires, nous avons souligné la double fonction du pancréas, cette glande mixte. Le pancréas a donc une fonction exocrine assurée par une entité rattachée au système digestif. Il possède aussi une fonction endocrine assurée par les îlots de Langerhans du pancréas. Ces îlots sont constitués de deux types de cellules : les cellules alpha qui sécrètent le glucagon, les cellules bêta qui sécrètent l'insuline. Ces deux hormones antagonistes assurent le métabolisme du glucose, ce sucre indispensable au bon fonctionnement énergétique de nos cellules. Le glucagon stimule la dégradation du glycogène dans le foie en le transformant en glucose. En ce sens, le glucagon augmente la glycémie. L insuline abaisse la glycémie en augmentant la «conversion» du glucose en glycogène dans le foie et surtout en permettant au glucose d'entrer dans les cellules pour produire de l'énergie 11. L hyperglycémie chronique signe le diabète 12 sucré, par opposition au diabète insipide 13. Cette surcharge en glucose entraîne de nombreuses complications aiguës et chroniques sérieuses. On distingue de deux types de diabète : le diabète de type 1 dit insulino-dépendant, le diabète de type 2 dit diabète de l obèse. Le diabète insulino-dépendant se manifeste habituellement pendant l'enfance ou au début de l'âge adulte. Il consiste en l inaptitude des cellules β des îlots de Langerhans à produire de l insuline. Ce diabète présente de deux hypothèses causales : l une génétique 14, l autre auto- 10 Les ovaires produisent également un précurseur de la testostérone. 11 Cf. Biologie cellulaire. 12 Signifie «passé à travers» en analogie aux urines abondantes, la polyurie est caractéristique de l hyperglycémie. 13 Le diabète insipide est du à une déficience en hormone antidiurétique ou à une insensibilité des reins à cette hormone. 14 Il manque le «programme» génétique permettant la synthèse de cette protéine qu est l insuline. 9
immune 15. Les symptômes d appel d un diabète de type 1 est la polyurie, la polydipsie, la polyphagie, s accompagnant d une perte de poids importante et d une fatigue intense. L'insuline est le seul traitement. Le régime et l activité physique mesurée permettent un recours limité à l insuline. L insuline ne peut être administrée que par injection car protéique, elle serait digérée si elle était prise oralement. Il existe différents types d insuline classés en fonction de leur durée d action. On développe une forme inhalatoire ; de l insuline en poudre! Le diabète de type 2, le plus courant, apparaît plus tardivement (40-50 ans voire plus tard). L obésité est un facteur prédisposant. Ici, l'insuline est bien produite par le pancréas mais elle est inefficace puisque ne pouvant pénétrer dans la cellule. Les symptômes sont moins évidents, il est souvent découvert fortuitement ou par l apparition des complications liées à l hyperglycémie chronique. A la différence du premier, ce diabète peut être contrôlé exclusivement par le régime alimentaire et l'exercice : une hygiène de vie. Toutefois, il faudra parfois recourir à des médicaments appelés antidiabétiques oraux. Avalés, ils accroissent l efficacité de l insuline permettant le passage du glucose dans les cellules. Dans certains cas, ce diabète peut être ou de venir insulino-requérant. J. LES OVAIRES Organe mixte également, bien que caractéristique du sexe féminin, les ovaires sont au nombre de deux. Mixtes car les gonades 16 femelles produisent les ovules participant à la reproduction (fonction exocrine) mais sécrètent également des hormones. Les ovaires sont situés dans la cavité pelvienne de part et d autre de l utérus. Outre leur fonction reproductive (les ovules), les ovaires libèrent dans le sang les deux hormones sexuelles féminines : l œstrogène et la progestérone. Produites dans deux zones distinctes de l ovaire, ces hormones sont responsables des caractères féminins secondaires, assurent la coordination des cycles ovarien et menstruel. Ces cycles permettent tant l ovulation (la libération de l ovule) que la préparation de l endomètre en vue de l implantation de l embryon. Nous évoquerons ce mécanisme dans notre treizième chapitre. La diminution progressive du fonctionnement de l'ovaire réduisant la quantité des hormones sécrétées entraîne la ménopause. 1 - l œstrogène 17 : Sécrété par le follicule de l ovaire, l œstrogène fait apparaître et entretient les caractères sexuels secondaires féminins. C est l œstrogène qui provoque l apparition des premières règles appelées ménarches. Elle engendre les modifications morphologiques (le 15 Le système détruit les cellules productrices d insuline. 16 Une gonade est un organe reproducteur. 17 Le foie et les surrénales produisent également de l œstrogène bien qu en faible quantité. 10
développement des seins en glandes mammaires, la pilosité), sexuelles (développement des organes génitaux internes et externes) et psychologiques qui caractérisent le passage de la puberté à l âge adulte. Ensuite, l œstrogène amorce le développement de l'endomètre utérin. La chute importante de ses sécrétions entraîne la ménopause. 2 - la progestérone : Le corps jaune de l ovaire produit de la progestérone qui favorise la croissance continue de l'endomètre. La progestérone participe donc au cycle menstruel comme à la gestation. Ces hormones sont sous contrôle hypophysaire, comme d ailleurs les hormones produites par les testicules, le «pendant» masculin des ovaires. K. LES TESTICULES Organe de l anatomie masculine, ils participent au système reproductif en fabriquant les spermatozoïdes, gamètes masculins. Comme les ovaires, ils présentent également une fonction endocrine : la synthèse d androgènes. Les cellules de Leydig des testicules sécrètent donc des androgènes dont la principale est la testostérone. Les androgènes font apparaître et entretiennent les caractères sexuels secondaires masculins (la virilisation) ; ensuite, ils maintiennent la spermatogenèse. Ils jouent un rôle dans le fonctionnement de l appareil génital masculin et sur le comportement sexuel (la libido). La testostérone a des effets sur l activité voire même sur l agressivité. Dopante, elle augmente la masse musculaire comme la force et la résistance s ajoutant ainsi à ces propriétés psychotropes. 11