Physiologie

Physio.cours
Contrôle et Régulation
1/11
Physiologie
Les Grands Systèmes de Contrôle et de
Régulation de L’organisme :
Place respective du système nerveux et du
système endocrinien.
I) Introduction générale sur les systèmes de contrôle et de régulation
I)A) Système Nerveux
Système nerveux central
Système nerveux périphérique
Crâne + Colonne Vertébrale
Le reste du corps :
(cerveau + moelle épinière)
Nerfs périphériques
I)B) Systèmes hormonaux
-Exocrine : ce sont des sécrétions déversées à l’extérieur(tubes digestifs, sueurs…)
-Hormone :
Sécrétine : découverte par BAYLISS et STARLING (par stimulation du pancréas) en
1902. (le mot d’hormone a été créé en 1905 par HARDY)
Une hormone est une unité chimique (endocrine) élaborée par des cellules,
déversées dans le milieu intérieur, et transporté par le milieu circulatoire et agissent sur
d’autres cellules sensibles à cette hormone.
Cellule A
Cellule B
Courant circulatoire
Physio.cours
Contrôle et Régulation
I)C) Autres modes de communication chimique
Cellule B
Cellule A
Paracrine
Cellule B
Volume de diffusion : quelques mm3.
L’hormone agit localement sur des cellules proches des cellules sécrétrices.
(Ex : prostaglandine)
Cellule A
Souvent
rétro-action
inhibitrice.
Action sur la cellule elle-même.
Autocrine
I)D) Notion de neurosécrétion
Neurocrine
Neurone A
Cellule B
(parfois neurone
Courant circulatoire
Paracrine chez les neurones : neuromodulateur (sérotonite)
Les neurosécrétions :
 neuro-transmetteur (synapse)
 neuromodulateur (paracrine)
 neuro-hormone (endocrine)
2/11
Physio.cours
Contrôle et Régulation
3/11
II) Interactions entre système nerveux et systèmes hormonaux
II)A) De la périphérie vers le système nerveux central
Notion de barrière Hémato-Encéphalique
En injectant du colorant vital (bleu de méthylène), on constate qu’il se répand dans
le corps sauf dans le cerveau.
A contrario, du bleu de méthylène injecté dans le cerveau ne se diffuse pas dans le
reste du corps.
 Existence d’une barrière entre cerveau et périphérie.
Cytokine : hormone produite par la périphérie mais qui agit sur le SNC.
Physio.cours
Contrôle et Régulation
Sang
Barrière Hémo-méningée
(plexus choroïde)
Liquide interstitiel
cérébral
4/11
L.C.R.
Neurone
Barrière
Méningo-encéphalique
II)B) Système nerveux central vers la périphérie
Le pancréas élabore l’insuline sur ordre de :
-de la périphérie (milieu interstitiel en excès de glucose).
-cerveau par l’intermédiaire du nerf vague (pair de nerf crânien n°X)
Production de l’insuline par les médulo surrénales sur ordre du cerveau
Le cerveau n’est pas seulement un tissu nerveux, il élabore de nombreuses hormones
(principale glande endocrine ? …), qu’il déverse par la région hypothalamo-hypophysaire
uniquement !
III) Organisation anatomique de la région Hypothalamo-Hypophysaire.
III)1) Localisation de l’hypophyse
Hypophyse dans l’os sphénoïdale (selle turcique)
(1cm de diamètre et 0,5g ; hypothalamus : 4g)
III)2) Structure de l’hypophyse
-Antéhypophyse (adénohypophyse) : cette partie vient de l’endoblaste et apparaît d’une
invagination du pharynx (Cf. Embryologie)
glande endocrine de structure classique mais située sous le cerveau.
-Posthypophyse : origine ectodermique (comme les neurones) structure différente de
l’antéhypophyse, car constituée de terminaisons synaptiques (soma dans le cerveau)
structure nerveuse. Passage des axones par la tige hypophysaire.
Physio.cours
Contrôle et Régulation
5/11
III)3) Rapports avec l’hypothalamus
Noyaux de l’hypothalamus supérieur (noyau préoptique, noyau paraventriculaire…) Cf.
schéma page précédente. En tout l’hypothalamus compte plus de 40 noyaux répartis sur 9
régions.
III)4) Vascularisation : le système Porte hypothalamo-hypophysaire
Il permet l’échange de messagers chimiques entre deux tissus vascularisés par des
réseaux capillaires successifs.
Le premier réseau capillaire reçoit le messager, et le deuxième réseau transmet le
messager au tissu vasculaire cible (Cf. système porte hépatique)
IV) Mise en évidence du rôle endocrine de l’hypophyse
IV)1) Ablation : Hypophysectomie
-Maladie : syndrome de Sheehan (syndrome identique à hypophysectomie)
Complication classique non rare suite à un accouchement très hémorragique (choc
hémorragique) : nécrose hysquémique (mort des tissus après une hypovascularisation)
Apparition d’une poly déficience endocrinienne périphérique associant une
insuffisance thyroïdienne, insuffisance surrénalienne (plus de glucocorticoïde ni de
minéralocorticoïde),
insuffisance
des
règles,
régression
des
caractères
sexuels
secondaires, et dépigmentation de la peau et déficience des montées lactées.
-Hypophysectomie expérimentale(chez l’animal) : il apparaît un diabète insipide (sans
sucre) transitoire (car ensuite il régresse)
Chez un animal en croissance, la croissance s’arrête en cas d’hypophysectomie.
(nanisme harmonieux)
Physio.cours
Contrôle et Régulation
6/11
IV)2) Administration d’extraits d’hypophysaires
Correction de tous les troubles observés (si administration d’extraits de la même espèce)
IV)3) Inefficacité de la greffe
Une greffe d’hypophyse ne peut fonctionner que si cette greffe se fait In Situ (à la
localisation d’origine.
V) Contrôle hypothalamique de l’activité hypophysaire
Action de l’hypothalamus direct sur l’hypophyse.
V)1) Destruction de l’hypothalamus (expérimentale ou pathologique)
Syndrome similaire au syndrome de Sheehan et involution (atrophie) du lobe antérieur de
l’hypophyse.
V)2) Pathologie.
On ne peut pas corriger les troubles par une greffe.
Roger GUILLEMAIN a montré que des neurones de l’hypothalamus peuvent déverser des
hormones dans le sang. La première sécrétion observée a été celle de la TRH
(Thyréophin Releasing Hormon)
Tri-peptide : Histidine – Proline – Acide glutamique.
L’hormone est transportée grâce au système porte hypothalamo-hypophysaire et traverse
les barrières Hémato-Encéphalique.
VI)
Synthèse :
les
hormones
hypophysaires
et
le
contrôle
hypothalamique
Anté-hypophyse
TSH
GH
Thyroïde
Foie
T3/T4
-Somato-
Métabolisme médines
-
FSH
LH
Gonades
Post-hypophyse
ACTH
Prolactine
ADH
Ocytosine
Surrénales
Sein
Rein
Utérus
-Hormones
-Corticoïde
sexuelles
(métabolisme)
-
Croissance Reproduction
exocrine
Eau
Contraction
-Anti-
des
diurèse muscles
lisses
(expulsion)
Physio.cours
Contrôle et Régulation
7/11
Les hormones anté et post-hypophysaires
Cf. poly.
hypothalamus
noyaux ventro-médians
et PVN
noyau supra chiasmatique
éminence médiane
noyaux arqués
Somatolibérine
ADH
CRH
Ocytocine
Dopamine
Somatostatine
TRH
-
+
+
+
TSH
GnRH
GH
+
+
FSH
LH
ACTH
Proline
Tige hypophysaire
Thyroïde
Foie
Gonades
Surrénales
Sein
Rein
Utérus
Contraction
T3/T4
Métabolisme
-Somato-
-Hormones
médines
sexuelles
-Croissance
-Reproduction
-Corticoïde
Sécrétion
(métabolisme) exocrine
-Eau
des
-Anti-
muscles
diurèse
lisses
(expulsion)
Physio.cours
Contrôle et Régulation
8/11
VII) Régulation par feed-back négatif et/ou positif : le cycle ovarien
200
Progestérone 16
(ng/ml)
50
150
12
40
100
8
Oestradiol
(pg/ml)
LH
FSH
30
20
50
4
10
0
0
0
7
14
21
28
0
Règles
0
7
14
21
28
Le feed-back négatif qu’exerce LH et FSH sur l’hypophyse est minimum donc il y a
stimulation de l’hypophyse et augmentation de LH et FSH pour la préparation des ovaires
 pic de LH et FSH. (ovulation)
On entre alors dans un système de feed-back positif.
L’œstradiol produit par le follicule stimule le développement de ce follicule
 feed-back positif périphérique.
Il y a un deuxième feed-back positif périphérique. L’œstradiol augmente par le
développement du nombre de récepteur à LH de la granulosa. Bien qu’il y est moins de
FSH, il y a plus de récepteurs donc augmentation de FSH.
Avant son pic, l’œstradiol exerce un feed-back négatif, mais quand elle devient trop
concentrée, il y a un effet de feed-back positif et les cellules hypophysaires vont être
beaucoup plus sensible à la GnRH, ce qui va expliquer le pic de LH qui entraîne la ponte
ovulaire. L’éclatement du follicule entraîne un arrêt de la production et la chute du taux
d’oestradiol.
La montée de progestérone est stimulée par le développement du corps jaune et cette
augmentation de progestérone exerce un feed-back négatif sur l’hypophyse, d’où la baisse
de LH et FSH vers le 16 e ou 17e jour.
Si en revanche, il y a eu fécondation, une nouvelle hormone entre en action et
remplace LH et FSH.
Physio.cours
Contrôle et Régulation
9/11
VIII) Métabolisme hormonal
VIII)1) Classification des hormones
Les hormones
Les hormones
Les hormones
Les hormones
aminoacides
peptidiques
protéiques
stéroïdes
-catécholamines
-hormones
(adrénaline…)
-TRH (3 AAs)
-hormones
thyroïdiennes (1 AA)
-Calcitonine
-Insuline (51 AAs)
-GH (190 AAs)/ LH /
FSH
-sérotonine
sexuelles
-cortisol /
aldostérone
-vitamine D3
(dopamine)
Quelques chiffres :
Nombre
Hormone d’acide aminé
Nombre
Hormone
(AA)
d’acide aminé
Nombre
Hormone
d’acide aminé
(AA)
(AA)
T3, T4
1
GnRH
10
ACTH
39
T.R.H.
3
Somatostatine
14
Insuline
51
Ocytosine
9
Glucagon
29
Hormone de
croissance (GH)
190
VIII)2) Biosynthèse
Prépro-opiomélanocortine (molécule précurseur peptidique).
Sa coupure va libérer des fragments qui s’avèreront être des hormones actives. En
effet, une hormone est très rarement sécréter sous sa forme active (d’où le découpage
d’une protéine). Elle donne entre autre : l’ACTH, β-LPH précurseur à son tour de βendorphine qui agit sur le processus d’inhibition de la douleur ( sous structure :
enképhaline)
VIII)3) Stockage
Très peu de stockage hormonal dans le corps, sauf au niveau des hormones
thyroïdiennes stockées sous forme de vésicules qui contiennent l’hormone active
(ou son précurseur  rapidement utilisable).
Physio.cours
Contrôle et Régulation
10/11
VIII)4) Sécrétion
Trois types de sécrétion :
-sécrétion nerveuse avec une stimulation nerveuse.
-stimulation hormonale et humorale (cellules anté-hypophysaires, lorsqu’elles sont
stimulées par d’autres hormones).
-stimulation métabolique : c’est l’état métabolique des cellules sécrétrices (la teneur
métabolique du milieu environnant) par exemple la sécrétion de l’insuline par le pancréas
se fait de façon nerveuse, mais également la présence de glucose en forte concertation.
VIII)5) Transport
Les hormones sont souvent transportées par des protéines transportrices nonspéciques (comme l’albumine) c'est à dire des protéines vectrices pour plusieurs
hormones.
Il existe également des protéines vectrices spécifiques qui ne transportent que les
hormones pour lesquelles elles ont été crées. (TBG : transport de T4)
Loi d’action de MASSE.
[Hl] + [P.V. ect]  [H-P.V.]
forme libre = forme active
VIII)6) Inactivation
-possibilité d’élimination (fécale ou rénale).
Pour le maintien de l’homéostasie, il faut que la production suive l’inactivation.
Notion de clairance métabolique et de demi-vie.
La clairance métabolique exprime le volume de plasma théoriquement totalement
épuisé de l’hormone active par unité de temps.
C’est une notion théorique car les entrées et sorties ne sont en réalité pas
quantifiables.
Technique de dilution : pour suivre le devenir de la quantité d’hormone donnée à un
individu, on utilise les hormones dites marquées en leur substituant un atome radioactif.
On mesure la quantité d’hormone thyroïdienne dans tout l’organisme (en fait dans le sang)
et au bout d’un certain temps, il existe une homogénéité dans tout le corps.
Physio.cours
Contrôle et Régulation
11/11
Concentration Sanguine
Ao
At = Ao.e-kt
At
T
t=0
temps
Phase de décroissance liée au catabolisme
At = Ao.e-kt
ln At = ln Ao – ln e kt
constante
1
ln At = -kt + ln Ao
donc du type linéaire y = ax + b.
ln de la concentration sanguine : ln [At]
ln [Ao]
Ln [At] = -kT + ln [Ao]
ln [At ½ ]
ln At
k
Temps de demi-vie :
temps
On appelle demi-vie le temps tel que la concentration est égale à la moitié de la
concentration initiale :
[At ½] = [Ao]/2
ln[At ½] = -kT ½ + ln [Ao] k est la pente de la droite décroissante (cf. schéma précédent)
kT ½ = ln [Ao] – ln [At ½]
kT ½ = ln ([Ao]/[At ½]) = ln 2 = 0,693
 T ½ = 0,693/k = ln 2/k.
Notion de volume de distribution
Quantité de traceur injecté
Volume de distribution=
Concentration du traceur dans l’espace au temps 0
Pool Total= Espace de distribution x concentration de l’hormone endogène
s