Anatomie et Physiologie des grandes fonctions (II) L2 BHTS Le système endocrinien Jérôme Gay-Quéheillard 1. Généralités 1.1. Définitions Système endocrinien Glandes endocrines Hormones Différentes glandes endocrines: 1 glande pituitaire (hypophyse) 1 glande thyroïde 4 glandes parathyroïdes 2 glandes surrénales les îlots diffus de Langerhans (pancréas) 1 thymus 2 ovaires (sexe féminin) 2 testicules (sexe masculin) Deux types de récepteurs: récepteurs membranaires (horm. hydrosolubles) récepteurs intracellulaires (horm. liposolubles) Les glandes endocrines et leur localisation Régulation du taux hormonal par rétrocontrôle – Régulation du taux hormonal par rétrocontrôle + amplification du signal jusqu’à fin de processus (ex: ocytocine) Deux mécanismes de contrôle: - contrôle indirect/libération hormonale par hypothalamus et anté-hypophyse hormones stéroïdiennes et thyroïdiennes - contrôle direct/taux sanguin du stimulus insuline et glucagon 1.2. Nature chimique des hormones 3 catégories d’hormones: - peptides et dérivés peptidiques (GH, ACTH…) - hormones dérivées de la tyrosine (dopamine, adrénaline, noradrénaline, H. thyroïdiennes) - hormones stéroïdes dérivées du cholestérol Caractéristiques des hormones: - hydrophile - lipophile Mode d’action des hormones liposolubles Mode d’action des hormones hydrosolubles Hormones hydrophiles Hormones lipophiles Stockées dans des granules juxtamembranaires Non stockées, libérées de suite Circulation libre Demi-vie courte Nécessite un transport actif pour traverser les membranes biologiques Récepteurs membranaires + seconds messagers Protéines de transport plasmatiques Demi-vie longue Traversent les membranes biologiques Récepteurs intracellulaires + action directe génomique Réponse au signal lente, durable Réponse au signal rapide, courte durée Voie d’administration orale Voie d’administration parentérale Nature: protéines simples, glycoprotéines Nature aminoacide: CATs, 5-HT, Hist Nature stéroïdes: stéroïdes sexuels, corticostéroïdes, hormones thyroïdiennes, mélatonine Rétinoïdes: dérivés ac. Arachidonique 2. Les glandes endocrines 2.1. Hypophyse/hypothalamus Ensemble contrôlant l’activité d’autres glandes endocrines Hypophyse taille: 500 mg localisation: fosse pituitaire, os sphénoïde 3 parties distinctes: - anté-hypophyse (adénohypophyse) - post-hypophyse (neurohypophyse) - lobe intermédiaire Structure et localisation de l’hypophyse Hormones sécrétées par l’hypophyse 2.1.1. antéhypophyse - vascularisée par le système porte pituitaire - est sous l’influence d’hormones hypothalamiques Les hormones sécrétées: l’hormone de croissance (GH) - la + abondante de la glande - croissance et division des cellules corporelles - contrôle du métabolisme (foie, intestin, pancréas) - stimule synthèse prot., catabolisme graisses, glycémie - libération stimulée par GHRH hypothalamus - libération inhibée par GHRIH - sécrétion imp. pendant le sommeil et hypoglycémie - pic de sécrétion à l’adolescence Voies de signalisation du contrôle de l’hormone de croissance thyréostimuline (TSH) - stimule la thyroïde - stimule croissance et activité de la glande thyroïde (T3, T4) - stimulée par la TRH hypothalamique - permet un diagnostic des hypothyroïdies corticotrophine (ACTH) - sécrétée sous forme de pré-prohormone (POMC) - sécrétion sous la dépendance de l’hypothalamus (CRH) - sécrétée de façon continue et pulsatile (15 min) mais variable (mini à minuit; maxi à 8h) - stimule synthèse et libération d’hormones stéroïdiennes - rétroaction du cortisol sur le CRH et ACTH Voies de contrôle des hormones thyroïdiennes Maturation posttraductionnelle de la POMC Voie de signalisation de l’axe hypothalamo-hypophysosurrénalien dans le contrôle de la sécrétion de cortisol - agit sur la corticosurrénale et stimule la production hormonale (corticostéroïdes) - rythme sécrétoire associé aux rythmes du sommeil - ajustements longs après modifications - mobilise la graisse des adipocytes (métabolisme) - sécrétion élevée dans les tumeurs hypophysaires prolactine (PRL) - stimule la lactation et la synthèse de 2 mol (lactose synthétase, a-lactalbumine) - cellules à prolactine=20 à 25% des cellules antéhypophysaires - nombre de cellules variable, x pdt la grossesse - sécrétion stimulée par la PRH hypothalamique et la TRH - permet un diagnostic des hyperprolactinémies gonadotrophines (hormones sexuelles) FSH et LH sécrétées après la puberté par la GnRH hypothalamique (pulsatilité de sécrétion) Synthétisées par les mêmes cellules ou différentes FSH: - présente chez les 2 sexes - variations de sécrétion au cours du cycle menstruel - stimule la production de gamètes ovaires: recrutement des follicules primordiaux ovocytes rétrocontrôle – par les inhibines testicules: stimulation de la spermatogénèse et sécrétion des cellules de Sertoli rétrocontrôle - par les inhibines LH: - présente chez les 2 sexes - action majeure sur la stéroïdogénèse - permet d’explorer le cycle menstruel et régulation hypophysogonadique chez la femme: sécrétion pulsatile/horloge hypothalamique Stimule les cellules de la thèque interne de l’ovaire Active l’aromatase: androgènes oestrogènes Déclenche l’ovulation Stimule la synthèse des hormones par le corps jaune Sécrétion régulée/17-oestradiol chez l’homme: sécrétion permanente, spermatogénèse continue Stimule la sécrétion de testostérone (c. Leydig) Action suppressive des androgènes Rétroaction négative de la sécrétion d’hormones par l’antéhypophyse 2.1.2. post-hypophyse - prolongement de neurones hypothalamiques - relais de stockage et de libération hormonale Sécrétion d’ADH et d’ocytocine par les cellules neurosécrétrices de l’hypothalamus Les hormones sécrétées: l’hormone anti-diurétique (ADH) - arginine-vasopressine chez l’homme - synthétisée par l’hypothalamus antérieur - agit principalement sur le rein - diurèse, absorption d’eau - sécrétion régulée par la PO sanguine Si PO , ADH (ex: déshydratation, hémorragie) l’ocytocine - stimule le muscle lisse utérin (accouchement) - participe à l’éjection de lait (allaitement) - contribue à rétablir l’état de l’utérus gravide Régulation de la sécrétion de l’hormone antidiurétique Rétroaction positive de la sécrétion d’ocytocine par la post-hypophyse 2.2. Thyroïde - poids: 30g - 5 cm H, 2 cm L pour chaque lobe, 2 cm ép Siège de la glande thyroïde et des structures voisines - vascularisée par les artères thyroïdiennes sup et inf - retour veineux par les veines thyroïdiennes - épithélium cubique formant des follicules sphériques - sécrétion et stockage de colloïde - cellules parafolliculaires entre les follicules cellules C thyréocytes Structure microscopique de la glande thyroïde Les hormones sécrétées: Thyroxine (T4) et triiodothyronine (T3) - synthétisées à partir de l’iode - captation active de l’I par la glande - précurseur=thyroglobuline (const. majeur colloïde) - libération contrôlée par la TSH et TRH - différents facteurs influencent la libération de TRH (hypoglycémie, sommeil, exercice, stress, malnutr.) - sécrétion par pinocytose - circulation plasmatique avec protéines de transport (TBG, albumine, préalbumine); fraction libre minime - demi-vie plasmatique très longue - catabolisme par désiodation (foie, rein, autres tissus cibles) Biosynthèse et libération des hormones thyroïdiennes Régulation de la sécrétion de la thyroxine (T4) et de la triiodothyronine (T3) calcitonine - sécrétion par les cellules parafolliculaires (C) - taux sanguin de Ca2+ - résorption osseuse par les ostéoclastes - inhibe la réabsorption du Ca2+ par les tubules rénaux 2.3. Parathyroïdes Position des glandes parathyroïdes et les structures voisines en face postérieure - 4 petites glandes ovales, 2 enchâssées sur chaque lobe - constituées de cellules sécrétoires - poids: 30 à 40 mg; taille: 6 x 3 x 1,5 mm - recouvertes d’une fine capsule conjonctive - sécrétion de l’hormone parathyroïdienne ou parathormone (PTH) - fonction: taux Ca2+ sanguin absorption intestinale réabsorption/tubule rénal stimulation des ostéoclastes - régulation du Ca2+ sanguin/PTH et calcitonine: contraction musculaire coagulation sanguine transmission de l’influx nerveux Action de la parathormone sur le métabolisme calcique Rôle de la calcitonine, de la parathormone et du calcitriol dans l’homéostasie de la concentration sanguine de calcium 2.4. Surrénales Emplacement et histologie des glandes surrénales - 2 glandes coiffant les reins - poids: 8 g; taille: 4 x 3 x 1 cm - 2 parties distinctes: corticosurrénales médullosurrénales - vascularisation par aorte abdo. et artères rénales; retour veineux par veines surrénales 2.4.1. corticosurrénales - synthèse des hormones stéroïdiennes - 3 zones bien distinctes 3 groupes d’hormones zone glomérulée: minéralocorticoïdes zone fasciculée: glucocorticoïdes zone réticulée: androgènes 2.4.1.1. les glucocorticoïdes - synthèse à partir du cholestérol progestérone - variations circadiennes marquées - contrôle métabolique et réponse au stress - libération/ACTH - circulation sanguine libre ou liées aux protéines - catabolisme ++ hépatique, élimination urinaire - demi-vie plasmatique du cortisol: 60 min Propriétés physiologiques: - stimulation du catabolisme protéique - action sur le métabolisme glucidique favorise la néoglucogénèse diminue la conso. périphérique du glucose - action sur le métabolisme lipidique - action sur le métabolisme hydroélectrolytique - action sur le métabolisme calcique de l’os Action tissulaire: - effet anti-inflammatoire et anti-immunitaire - retarde la guérison des plaies - élévation de la tension artérielle - l’excitabilité du SNC Régulation de la sécrétion des glucocorticoïdes 2.4.1.2. les minéralocorticoïdes - synthèse hormonale à partir du cholestérol progestérone corticostérone aldostérone - circulation libre (40%) + fixation à l’albumine et CBG - catabolisme hépatique et élimination urinaire Propriétés physiologiques: - actions sur les reins (réabsorption Na+) - actions extrarénales Régulation de la sécrétion d’aldostérone 2.4.1.3. les androgènes - hormones sexuelles - sécrétion minime/androgènes gonadiques - circulation liée à l’albumine (90%) ou libre (10%) - élimination urinaire 2.4.2. médullosurrénales - division sympathique du SN autonome - glandes endocrines à cellules chromaffines - synthèse, stockage et libération des catécholamines - noradrénaline = médiateur post-ganglionnaire du SN sympathique - sécrétion +++ d’adrénaline (80-90%) - biosynthèse/tyrosine - sécrétion en plusieurs étapes: stockage, sécrétion et recaptage - durée de vie courte - circulation sanguine libre - métabolisation hépatique - élimination urinaire - fixation aux récepteurs 1 adrénaline 2 1 (cœur) 2 (vaisseaux, poumons) noradrénaline 3 (tissu adipeux profond) Actions physiologiques: - effets viscéraux (muscles striés, muscles lisses, glandes exocrines) - effets métaboliques (foie, tissu adipeux, gl. endoc) Réponses à des stress menaçant l’homéostasie 2.5. Ilots pancréatiques - partie endocrine du pancréas: îlots de Langerhans - 3 types cellulaires: (glucagon) (insuline) (somatostatine) - régulation de la glycémie insuline - déclenche la mise en réserve des nutriments - prise de glucose tissulaire (muscles, tissu adipeux) - glycogénèse (foie, muscles) - prise cellulaire d’acides aminés + synth. prot - lipogénèse (tissu adipeux) - glycogénolyse - catabolisme prot + graisses + néoglucogénèse Emplacement et histologie du pancréas - sécrétion +++: glycémie taux d’acides aminés gastrine, CCK, sécrétine - sécrétion ---: SN sympathique glucagon, adrénaline, cortisol, somatostatine glucagon - glycogénolyse (foie et muscles) - néoglucogénèse somatostatine - inhibition des sécrétions d’insuline et glucagon En résumé… Régulation de la glycémie 2.6. Glande pinéale (épiphyse) - petite glande rattachée au 3ème ventricule - sécrétion de mélatonine (stim. voies optiques/lumière) - rythmes sécrétoires (+++ la nuit; --- à midi) - coordination des rythmes diurnes et circadiens - inhibition de la croissance et dével. organes sexuels avant la puberté 2.7. Thymus - glande immunitaire (stockage et maturation) - sécrétion de thymosine (maturation des L.T) Quelques troubles du système endocrinien… 3. Stress et conditions de travail 3.1. les différentes phases du stress Stress=stimulus environnemental susceptible de modifier, altérer l’homéostasie de l’organisme d’un être vivant Trois phases successives (Selye, 1946) - alarme - adaptation - épuisement syndrome général d’adaptation Différents symptômes communs: - hypertrophie du cortex surrénalien - ulcères gastro-intestinaux - régression du thymus - régression des ganglions lymphatiques perturbation adaptation Les différentes phases du stress la phase d’alarme (perturbation) hormones responsables: catécholamines (adrénaline 80%; noradrénaline 20%) mise en alerte générale avec modifications de paramètres biologiques: débit cardiaque PA résistance vasculaire vasodilatation musculaire modification du métabolisme lipidique modification de l’hémostase vigilance la phase d’adaptation ou de résistance (réaction) hormones responsables: glucocorticoïdes l’organisme s’adapte à l’agent perturbateur en mobilisant les ressources énergétiques nécessaires pour maîtriser harmonieusement la nouvelle situation la phase d’épuisement si échec dans la phase d’adaptation, reproduction de la phase d’alarme et amplification des conséquences de l’agression pathologies psychiques ou somatiques 3.2. Facteurs de stress au travail composantes d’une situation de travail qui génèrent une tension ou un état de stress facteurs liés à la tâche (contenu du travail à effectuer) fortes exigences quantitatives (charge de travail, rendement, pression temporelle, informations à traiter, …) fortes exigences qualitatives (précision, qualité, vigilance, …) caractéristiques de la tâche (monotonie, absence d’autonomie, répétition, fragmentation, …) risques inhérents à l’exécution même de la tâche (erreur médicale, …) facteurs liés à l’organisation du travail absence de contrôle sur répartition et planification des tâches imprécision des missions confiées contradiction entre les exigences du poste inadaptation des horaires de travail nouveaux modes d’organisation (flux tendu, polyvalence, …) instabilité des contrats de travail (contrat précaire, soustraitance, …) facteurs psychosociaux (liés aux conditions de travail) manque d’aide des collègues et/ou supérieurs hiérarchiques management peu participatif, autoritaire, déficient, … absence de reconnaissance du travail accompli facteurs liés à l’environnement physique et technique nuisances physiques au poste de travail (bruit, chaleur, humidité, …) facteurs liés à l’environnement socio-économique de l’entreprise surenchère à la compétitivité sur le plan national ou international mauvaise santé économique de l’entreprise ou incertitude sur son avenir 3.3. Mécanismes physiologiques du stress Stress: Hans Selye (1907-1982) Réponse non spécifique de l’organisme face à une demande 3.3.1. l’axe sympathique Réponse immédiate à l’agent stressant en favorisant une réponse comportementale de lutte ou de fuite Hormones impliquées: catécholamines (médullosurrénale et terminaisons nerveuses sympathiques (pic de sécrétion: 2 min après stimulus) tachycardie PA vasodilatation musculaire vasoconstriction (système digestif) calibre bronchique hyperglycémie/glycogénolyse hypertriglycéridémie/lipolyse thermogénèse pilo-érection mobilisation très rapide d’énergie et nouvelle distribution énergétique en faveur des territoires musculaire et cérébral au profit d’une réaction comportementale de lutte … ou de fuite 3.3.2. l’axe corticotrope Réaction-relais de plus long terme préparant l’organisme à résister en attendant que passe la source de stress sans épuiser ses ressources internes Réponse entre 5 et 30 minutes: synthèse et libération de CRH (PVN; hypothalamus) synthèse et libération d’ACTH (anté-hypophyse) synthèse et libération de glucocorticoïdes (surrénales) Réactions retardées à l’agent stressant: hyperglycémie réduction de la capture du glucose modération des réactions cellulaires/agression 4.4. Conséquences sur la santé Stress important (altérations de l’homéostasie corporelle) Axe sympaTHIQUE Axe corticotrope Réponses intenses et prolongées néfastes pour l’organisme Conséquences de l’hyperactivation hormonale symptômes divers symptômes physiques douleurs (coliques, maux de tête, douleurs musculaires, articulaires, …), troubles du sommeil, appétit, digestion, sensations d’essoufflement et d’oppression, sueurs inhabituelles… symptômes émotionnels sensibilité et nervosité accrues, crises de larmes, de nerfs, angoisse, excitation, tristesse, sensation de malêtre… symptômes intellectuels défaut de concentration, erreurs, oublis, difficultés à prendre initiatives et décisions symptômes comportementaux modification des conduites alimentaires, comportements violents, agressifs, isolement social (repli sur soi, difficultés à coopérer…) Si situation de stress prolongée dans le temps: épuisement de l’organisme aggravation des symptômes altérations irréversibles de la santé recours à calmants et/ou excitants état de stress permanent syndrome métabolique 4. Perturbateurs endocriniens (PE) et effets toxiques 4.1. Définitions-Généralités PE= substance ou mélange exogène modifiant la ou les fonctions du système endocrinien, provoquant ainsi des effets nocifs sur l’organisme d’un être vivant, sur sa descendance ou sur des populations PE ou substance à action endocrine (SAE)=substance naturelle ou fabriquée par l’homme perturbation des glandes endocrines les hormones les tissus cibles Pourquoi s’intéresser aux PE? problème de santé publique Principales origines des PE: Industrialisation Produits chimiques Médicaments Dissémination environnementale de xénobiotiques Principaux effets préoccupants sur la santé: - baisse de la qualité du sperme dans certaines régions agricoles - affections du tractus génital (cancer du testicule, cancer du sein, endométriose, …) Utilisation des principaux PE (xénestrogènes): administrés en tant que médicaments intégrés dans l’alimentation pollution de l’eau, des sols utilisés en milieu professionnel Nature des principaux PE (xénestrogènes): synthétique - médicaments (pilules contraceptives, diéthylstilbestrol) - pesticides organochlorés - pesticides organophosphorés - bisphénol A - phtalates - cosmétiques biologique - phytoestrogènes végétaux - oestrogènes humains (rejets) 4.2. Effets généraux des PE effets néfastes sur la reproduction, croissance, développement d’espèces sauvages fréquence de troubles de la reproduction humaine fréquence de cancers présence de substances environnementales (SAE) provoquant des effets néfastes sur animaux de laboratoire 4.3. Mode d’action des PE Actions diverses sur différents organes: influence sur l’émission hormonale simulation ou blocage de l’action hormonale dans les tissus cibles accélération du métabolisme hormonal et réduction de leur champ d’action Périodes d’action dans la vie de l’individu: stades précoces de développement du système endocrinien (atteintes irréversibles ?) exposition à l’âge adulte effets différents des niveaux d’exposition en fonction des stades de la vie, des saisons… interactions entre différents éléments du système endocrinien 4.4. Effets des PE sur la reproduction 4.4.1. reproduction masculine qualité du sperme - nombre et morphologie des spermatozoïdes - proportion de spermatozoïdes normaux - volume séminal fertilité sex-ratio puberté précoce anomalies de l’appareil reproducteur masculin - cryptorchidie - hypospadias cancers - cancer des testicules augmentation nette dans certains pays touche surtout des hommes jeunes tumeurs malignes fréquentes tumeurs localisées étendue possible aux ganglions lymphatiques lien probable avec la cryptorchidie - cancer de la prostate très répandu chez les hommes âgés cause fréquente de mortalité (+ 50 ans) carcinogène inconnu déséquilibre androgènes/oestrogènes métastases variées et fréquentes rôle de pesticides et organochlorés 4.4.2. reproduction féminine endométriose - présence de tissu endométrial hors de l’utérus - développement d’un tissu ectopique (ovaires) - formation de kystes - douleurs, stérilité - lien probable avec l’exposition aux PE (dioxines) cancer du sein, de l’endomètre (rôle des PE ?)
