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