1. Introduction

Le système endocrinien constitue un des deux grands systèmes de communication de l’organisme, l’autre étant le système nerveux. Son rôle est essentiel lors du développement, pour la réalisation de certaines grandes fonctions physiologique et de l’homéostasie (c’est à dire le maintien relativement constant du milieu intérieur). Le système endocrinien (SE) se compose d’organes sécréteurs, les glandes endocrines qui synthétisent et libèrent dans l’organisme des hormones. Ces dernières sont des messagers chimiques véhiculés par le sang jusqu'à des cellules sur lesquelles les hormones agissent. On qualifie en général les cellules et organes sensibles aux hormones, des cellules ou des organes cibles.

       2. Les glandes endocrines sécrètent dans le sang trois grandes catégories d’hormones.

1. Les glandes endocrines.

Plusieurs structures anatomiques font partie des glandes endocrines , mais seulement un petit nombre sont de « véritables » glandes endocrines, c’est à dire des structures spécialisées uniquement dans la sécrétion des hormones. Parmi les « véritables » glandes endocrines on peut citer la thyroïde, l’adénohypophyse ou encore les surrénales... D’autres organes sont capables d’assurer à la fois une fonction endocrine et un autre rôle physiologique ; il s’agit par exemple de l’hypothalamus, du coeur ou des gonades...

 

 

Afin de rendre compte de la complexité du SE, on peut noter :

• qu’une même glande endocrine (qu’elle soit « véritable » ou non) peut sécréter plusieurs hormones,
• qu’une hormone donnée peut avoir des effets différents sur différentes cellules cibles,
• qu’un processus physiologique peut être contrôlé par plusieurs hormones,
• qu’il est fréquent que différentes structures endocrines agissent les unes sur les autres afin de moduler leurs fonctionnements.

2. Les différents types d’hormone.

Le SE fait intervenir plusieurs dizaines de messagers intercellulaires différents dont la sécrétion peut être déclenchée par des stimulations produites par des influx nerveux, des variations homéostatiques (concentration en ions, en nutriments...), des variations environnementales (stress) ou même d’autres hormones. Les messagers moléculaires endocriniens peuvent se répartir en trois groupes en fonction de leurs natures biochimiques et de leurs mécanismes d’action :

2.1. Les hormones peptidiques.

Ce sont des petites protéines qui, après traduction de leurs gènes en ARNm, sont synthétisées par les ribosomes du réticulum endoplasmique granulaire et empaquetées par l’appareil de Golgi dans des vésicules sécrétoires. Ces vésicules permettent aux hormones de franchir la bicouche lipidique de la membrane plasmique puisque les peptides hydrosolubles ne franchissent pas la bicouche de lipides hydrophobes. Une fois sécrétées dans le sang, les hormones peptidiques y circulent librement. Elles agissent sur les cellules cibles par l’intermédiaire de récepteurs protéiques traversant la membrane plasmique des cellules cibles Les récepteurs sont spécifiques pour une hormone donnée mais une hormone peut avoir plusieurs types de récepteurs membranaires.

2.2. Les hormones stéroïdes.

Ce sont des lipides synthétisés dans le cytosol à partir du cholestérol, ils traversent sans difficulté la bicouche lipidique puisque les hormones stéroïdes sont lipophiles. A cause de cette nature lipophile (et donc hydrophobe), les stéroïdes doivent se complexer avec des protéines plasmatiques afin d’être transportés par le flux sanguin. Le complexe stéroïde-protéine est inactif, seule l’hormone stéroïde libre a une action endocrine. La protéine « de transport » ne libère l’hormone stéroïde qu’au niveau des capillaires sanguins qui irriguent les organes cibles. Une fois libérée de la protéine de liaison, le stéroïde traverse la paroi du capillaire. Au contact de leurs cellules cibles, les stéroïdes franchissent la membrane plasmique et interagissent avec des récepteurs intracellulaires afin de provoquer une réaction.

2.3. Les hormones monoaminées.

Elles dérivent presque toutes d’un acide aminé, la tyrosine; ce sont donc de petites molécules. Il s’agit entre autre de l’adrénaline, de la noradrénaline, de la dopamine et de la mélatonine. Ces molécules constituent un sous-groupe d’hormone aminée. Leur mécanisme d’action sur les cellules cibles est comparable à celui des hormones peptidiques. En effet, ces hormones aminées circulent librement dans le sang et agissent sur les cellules cibles par l’intermédiaire de récepteurs spécifiques transmembranaires. Certaines d’entre elles (NA et DA) existent aussi dans le système nerveux où elles fonctionnent non pas en tant qu’hormone mais comme neurotransmetteur.

L’autre sous-groupe d’hormones monoaminées dérivées de la tyrosine est constitué par les hormones thyroïdiennes. Les deux principales sont la triiodothyronine (T3) et la thyroxine (T4 ou tétraiodothyronine) leurs caractéristiques principales sont :

• elles contiennent des atomes d’iode,
• elles sont liées à des protéines plasmatiques pendant leur transport sanguin (ce qui les inactives transitoirement)
• elles agissent sur des récepteurs intracellulaires et modifient l’expression des gènes comme le font les stéroïdes.

3. Modes d’action cellulaire des hormones

En raison de leur transport par voie sanguines, on pourrait s’attendre à une action non sélective des hormones dans l’organisme, puisqu’elles peuvent atteindre quasiment tous les organes irrigués par le sang. En fait il n’en est rien, une hormone n’agit pas globalement mais spécifiquement dans le corps. Seules les cellules cibles de l’hormone y sont sensibles car elles seules possèdent des récepteurs spécifiques de l’hormone. En d’autres termes, c’est la présence du récepteur hormonal qui confère à la cellule cible sa sensibilité vis à vis de l’hormone. Comme on l’a vu plus haut, ces récepteurs sont présents soit dans la membrane plasmiques pour hormones peptidiques, l’adrénaline, la dopamine, la noradrénaline et la mélatonine, soit dans la cellule pour les stéroïdes et les hormones thyroïdiennes.

3.1. Action via les récepteurs transmembranaires.

Les récepteurs sont des protéines qui participe au passage de l’information véhiculée par l’hormone vers le cytoplasme, sans que celle-ci ne pénètre à l’intérieur de la cellule cible. La fixation de l’hormone sur la face externe du récepteur active ce dernier, à la suite de la reconnaissance spécifique entre l’hormone et son site de liaison sur le récepteur. Cette reconnaissance est un contact physique basé sur un principe de complémentarité de forme, similaire à un système de clef et de serrure. L’interaction hormone/récepteur peut conduire à des réponses immédiates ou très légèrement différées.

3.2. Action via des récepteurs intracellulaires.

Les hormones stéroïdes et thyroïdiennes traversent la membrane plasmique de leurs cellules cibles. Elles n’ont donc pas besoin de récepteurs transmembranaires. Une fois entrées dans la cellule, les hormones continuent leur trajet puisqu’elles franchissent la membrane nucléaire et interagissent via des récepteurs protéiques avec le génome.

3.3. Modulation de la sensibilité hormonale des cellules cibles. En raison du retentissement important des hormones sur la physiologie de la cellule, celles-ci peuvent moduler négativement ou positivement leur niveau de sensibilité hormonale. Le mécanisme de modulation le mieux connu concerne les récepteurs : L’augmentation du nombre de récepteur élève la capacité de réponse de la cellule cible alors qu’une réduction du nombre de récepteur provoque une hyposensibilité.

En général, l’accroissement des récepteurs découle d’une exposition prolongée des cellules à une faible concentration de l’hormone correspondant au récepteur ; inversement une surexposition hormonale entraîne une disparition des récepteurs.

Il est important de noter qu’une hormone donnée peut induire non seulement la régulation à la hausse ou à la baisse de ses récepteurs mais aussi des récepteurs d’autres hormones. On retrouve ici une illustration de la complexité du fonctionnement du système endocrinien où l’efficacité d’une hormone dépend d’une autre hormone. En voici un exemple : les hormones thyroïdiennes ont une action permissive sur l’hormone de croissance en contrôlant la synthèse des récepteurs de cette dernière ; c’est pourquoi les déficiences en hormones thyroïdiennes provoque le nanisme par défaut de récepteur à l’hormone de croissance.

4. Effets physiologiques des hormones.

Les différents mode d’actions cellulaires présentés ci-dessus permettent aux hormones d’influer sur les grandes fonctions physiologiques. Voir tableau récapitulatif des différentes hormones humaines.

 

 

5. Un exemple de contrôle endocrinien : la reproduction.

La régulation hormonale de la reproduction humaine fait intervenir l’hypothalamus qui sécrète la GnRH, l’adénohypophyse qui sécrète la FSH et la LH, les gonades qui sécrètent les hormones sexuelles et les cortico-surrénales qui sécrètent les androgènes. Tous ces structures agissent les unes sur les autres pour assurer le développement et maintien de la fonction reproductrice.

Pour schématiser, l’hypothalamus stimule les sécrétions de l’adénohypophyse par la GnRH, l’adénohypophyse stimule ensuite les gonades via la FSH et LH et enfin les gonades exercent un rétrocontrôle hormonale sur l’hypothalamus et l’adénohypophyse.

 

 

 

5.1 Régulation endocrine de la reproduction chez l’homme.

Dans les testicules, deux types cellulaires sont les cibles de l’axe hypothalamo-hypophysaire : les cellules de Sertoli qui soutiennent la maturation des spermatozoïdes et les cellules de Leydig qui produisent la principale hormone sexuelle mâle, la testostérone.
Le complexe hypothalamus/adénohypophyse agit en deux temps puisque l’hypothalamus d’abord stimule, grâce à la GnRH, l’adénohypophyse qui, ensuite, répond à cette stimulation en libérant la FSH et la LH. Arrivées aux testicules, la FSH a pour cibles les cellules de Sertoli qui stimulent alors la spermatogenèse, alors que la LH agit sur les cellules de Leydig pour qu’elles sécrètent la testostérone.
La testostérone agit localement sur les cellules de Sertoli afin de participer à la stimulation de la spermatogenèse, elle permet la différenciation, la croissance et le fonctionnement des organes reproducteurs, lle est responsable des caractères sexuels secondaires masculins (pilosité, mue de la voie, sécrétions épaisses des glandes sébacées favorisant l’acné, musculature par effet anabolisant, pulsions sexuelles et comportement agressif) et elle exerce un rétrocontrôle inhibiteur sur l’hypothalamus et l’adénohypophyse.

Le rétrocontrôle effectué par la testostérone régule à la baisse la sécrétion hypothalamique de GnRH ce qui conduit à une réduction de la libération de FSH et LH. Mais en plus, la testostérone inhibe directement la libération de LH par l’adénohypophyse. Par contre, la testostérone n’affecte pas la FSH, c’est une autre hormone sexuelle, l’inhibine produite par les cellules de Sertoli, qui freine la sécrétion hypophysaire de FSH

Deux autres hormones jouent des rôles un peu plus annexe dans la régulation de la sexualité masculine. Il s’agit des androgènes surrénaux et de la prolactine. Les premiers participent à l’acquisition des caractères sexuels secondaires, mais sont bien moins puissant que la testostérone à laquelle ils sont biochimiquement apparentés (la testostérone est aussi un androgène). La prolactine potentialise les effets de la LH sur les cellules de Leydig et les effets de la testostérone sur ses cibles.

5.2  Régulation endocrine de la reproduction chez la femme.

Les ovaires produisent des ovules de manière cyclique. Le cycle de 28 jours est séparé en deux parties par l’ovulation. La phase près-ovulatoire est la phase folliculaire, la phase post-ovulatoire est la phase lutéale. L’ovocyte se développe dans un follicule ovarien pendant la phase folliculaire alors que le corps jaune apparaît puis dégénère (s’il n’y a pas de fécondation) pendant la phase lutéale. Comme chez l’homme, la régulation endocrine de la reproduction fait intervenir un « dialogue hormonale» entre le complexe hypothalamus/adénohypophyse et les gonades, mais ce « dialogue » est bien plus compliqué chez la femme.

En effet, si la GnRH entraîne bien les sécrétions de FSH et de LH (comme chez l’homme) l’ampleur des sécrétions fluctuent au cours du cycle à cause de rétrocontrôles négatifs et positifs induits, par les hormones ovariennes, sur l’axe hypothalamo-hypophysaire

Pendant la phase folliculaire. La production de LH et FSH est stimulée par la GnRH de façon constante au cours de la première partie de la phase folliculaire. Ceci conduit à une sécrétion également constante des hormones sexuelles (essentiellement les œstrogènes car les ovaires ne sécrètent quasiment pas de progestérone pendant la phase folliculaire).

En raison de l’effet prolifératif de la LH et de la FSH sur les cellules de la thèque et de la granulosa, la production d’œstrogènes s’accroît avec la taille du follicule à la fin de la phase folliculaire

Les deux hormones sexuelles de la phase folliculaire exercent des rétrocontrôles sur l’axe hypothalamo-hypophysaire: l’inhibine agit négativement sur l’adénohypophyse afin de réduire la libération de FSH, pendant toute la phase folliculaire. Les œstrogènes développent une action en deux temps puisqu’en début de phase, alors que la concentration en œstrogènes est faible, ils freinent la sécrétion de GnRH, FSH et LH et inversent la nature de leur rétrocontrôle en fin de phase. En effet, à ce moment là, la concentration plasmatique des œstrogènes est maximale et provoque un rétrocontrôle positif sur l’axe hypothalo-hypophysaire . Ce rétrocontrôle positif permet une libération accrue de LH et FSH en fin de phase de folliculaire et c’est finalement le pic de concentration de LH qui déclenche l’ovulation et la formation du corps jaune.

Pendant la phase lutéale. Avec l’ovulation, le follicule ovarien est rompu, les sécrétions d’oestrogènes, de LH et de FSH s’effondrent. Rapidement les vestiges du follicule se transforment en corps jaune qui produit alors de la progestérone et des oestrogènes. C’est pourquoi une nouvelle élévation de la concentration en oestrogènes apparaît pendant la phase lutéale. S’il n’y a pas de fécondation, le corps jaune régresse, les concentrations plasmatiques en oestrogènes et progestérone chutent et un nouveau cycle s’enchaîne.

Les autres effets hormonaux. La progestérone et les oestrogènes agissent sur la croissance et la physiologie des organes génitaux externes, du vagin, des trompes de Fallope, des seins et ils assurent l’apparition de la silhouette féminine (répartition des graisses sur les hanches et les seins, épaules étroites, hanches larges...). Les pulsions sexuelles, quant à elles, impliquent les androgènes surrénaux (androsténedione) comme l’indiquent le fait qu’elles persistent à la ménopause alors que la sécrétion des oestrogènes est très faible. Ces androgènes sont responsables aussi de la répartition corporelle de la pilosité.

Par soucis de concision, cet exposé se concentre sur les régulation endocrines affectant les ovaires mais ne décrit pas, en détail, les impacts hormonaux sur l’utérus lors du cycle menstruel. A propos de ceux-ci, nous pouvons retenir que les oestrogènes stimulent la croissance de l’endomètre et du myomètre utérins avant l’ovulation et que la progestérone stimule les sécrétions de l’endomètre après l’ovulation. S’il n’y a pas de fécondation, les concentrations d’oestrogènes et progestérone chutent provoquant la menstruation. La progestérone joue un rôle majeur en cas de fécondation. Elle réduit les contactions utérines permettant l’implantation de l’ovule fécondé et ,ensuite, elle évite un accouchement prématuré en maintenant « l’immobilité utérine ».