EFFETS DES DECALAGES HORAIRES SUR LA

EFFETS DES DECALAGES HORAIRES SUR LA REGULATION DES
SECRETIONS ENDOCRINES
D. Seyfried, Laboratoire de Physiologie et de Biomécanique de l'INSEP
Introduction :
1ère Partie : Les glandes endocrines, les hormones et leurs actions.
1.1 L'axe hypothalamo-hypophysaire :
1.2 La fonction thyroïdienne :
1.3 La fonction parathyroïdienne :
1.4 La fonction surrénale :
1.5 La fonction génitale :
1.6 La fonction pancréatique :
1.7 Les organes à fonction endocrine secondaire :
2ème Partie : Les régulations du système endocrinien.
2.1 Les mécanismes d'action et de rétroaction :
2.2 La régulation endogène :
2.3 La régulation exogène :
3ème Partie : Les désynchronisations et leurs effets sur le système endocrinien.
3.1 Les différentes modalités de désynchronisation :
3.2 Les perturbations engendrées par ces désynchronisations :
3.3 Les stratégies de resynchronisation :
Conclusion :
EFFETS DES DECALAGES HORAIRES SUR LA REGULATION DES
SECRETIONS ENDOCRINES.
Introduction :
Classiquement, les auteurs considèrent que la régulation de l'activité des diffé
rents organes constituant le corps
humain est contrôlée par deux systèmes :
- Le système nerveux (SN) où des impulsions transmises par des nerfs, mettent en jeu le SN neurovégétatif et le SN
c
é
r
é
bro
-
spinal.
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- Le système endocrinien où des glandes produisent des substances chimiques messagères, les hormones, véhiculées par
le sang.
Certains organes sont soumis simultanément aux commandes de ces deux systèmes, par exemple le coeur.
Ces systèmes fonctionnent d'une manière cyclique, marquée principalement par les alternances
lumière/obscurité, ou veille/sommeil, dont la durée totale est d'environ 24 heures, et qui déterminent donc le rythme
circadien (du latin "circa diem" : "environ un jour").
Ce fonctionnement cyclique peut être perturbé par des modifications des rythmes de vie, notamment lors de
voyages entraînant le franchissement rapide de plusieurs fuseaux horaires.
1ère Partie : Les glandes endocrines, les hormones et leurs actions.
Le système endocrinien est constitué par plusieurs glandes dont les sécrétions, les hormones, sont déversées
directement dans le sang qui les transportent vers d'autres organes ou tissus dont elles vont influencer le fonctionnement.
Certaines hormones agissent sur de nombreux organes du corps humain, comme l'hormone de croissance par
exemple, d'autres ont une fonction nettement spécialisée comme la thyréostimuline qui active les sécrétions de la glande
thyroïde.
1.1 L'hypophyse (glande pituitaire) l'hypothalamus et l'épiphyse (glande pinéale) :
L'hypophyse est située dans une cavité osseuse de la base du crâne, la fosse pituitaire, au dessous de
l'hypothalamus. L'hypothalamus, qui n'est pas à proprement parler une glande endocrine, (ses sécrétions ne se déversant
pas dans le sang), est relié à l'hypophyse par la tige pituitaire. L'épiphyse, quant à elle, est positionnée en arrière de
l'hypothalamus, au dessus du cervelet.
Ces trois glandes produisent de nombreuses hormones :
- la mélatonine (épiphyse) qui semble avoir pour rôle essentiel d'activer et de réguler le fonctionnement de l'axe
hypothalamo-hypophysaire.
- l'ADH, ou hormone antidiurétique (hypothalamus-hypophyse), qui a pour fonction de contrôler la réabsorption d'eau
par les reins.
- l'ocytocine (hypothalamus-hypophyse), qui intervient dans le métabolisme de la femme, avant et après l'enfantement
(contraction de l'utérus, sécrétion du lait).
- la STH ou HGH ou hormone de croissance (hypothalamus-hypophyse), qui agit sur l'ensemble du corps pour stimuler
la croissance des os et du tissu musculaire pendant l'enfance et l'adolescence, puis sur le métabolisme des graisses chez
l'adulte.
- la TSH ou thyréostimuline (hypophyse) qui contrôle l'activité de la glande thyroïde.
- l'ACTH ou corticostimuline (hypophyse), qui intervient dans le fonctionnement des glandes surrénales.
- les hormones gonadotropes ou gonadostimulantes, FSH, LH, (hypophyse) qui contrôlent les glandes sexuelles, ovaires
pour la femme et testicules pour l'homme.
- la MSH ou mélanostimuline (hypophyse), qui joue un rôle dans la pigmentation de la peau en augmentant la synthèse
de la mélanine.
1.2 La glande thyroïde :
La glande thyroïde est située dans la partie antérieure du cou, de part et d'autre de la trachée artère, à
hauteur de
la 6ème vertèbre cervicale. Elle synthétise :
- la thyroxine-T4 et la tri-iodothyrosine-T3, qui jouent un rôle essentiel dans les phénomènes de croissance, le contrôle
de la thermor
é
gulation, et le m
é
tabolisme cellulaire, musculaire principalement.
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- la calcitonine, qui a pour principale mission d'abaisser le taux de calcium sanguin.
1.3 Les glandes parathyroïdes :
Ce sont des petites glandes accolées à la face postérieure des lobes de la glande thyroïde. Elles sécrètent la
parathormone, qui élève le taux de calcium sanguin, soit en favorisant l'absorption intestinale du calcium contenu dans
les aliments ingérés, soit en médiant directement la captation du calcium dans les os, ou bien encore en freinant
l'élimination du calcium par les reins.
1.4 Les glandes surrénales :
Les glandes surrénales sont deux petits organes coiffant chacun le sommet d'un rein, tout en étant indépendant
de celui-ci. Les surrénales se composent de deux parties, la corticosurrénale et la médullosurrénale qui vont produire :
- les catécholamines, dont principalement adrénaline et noradrénaline (médullosurrénale), qui provoquent une
accélération de la fréquence cardiaque, une contraction des vaisseaux sanguins, une élévation de la tension artérielle.
L'adrénaline favorise par ailleurs la transformation du glycogène en glucose au niveau du foie et des muscles.
Le rôle essentiel de ces deux hormones est en fait de préparer l'organisme à l'activité et à l'effort en stimulant l'utilisation
des substrats énergétiques.
- les corticostéroïdes (corticosurrénale), qui se subdivisent en trois groupes :
- les glucocorticoïdes, dont le principal est le cortisol ou hydrocortisone, ont une action importante
dans le métabolisme des sucres (avec une action hyperglycémiante), et dans le métabolisme des protéines; ils
possèdent en outre des propriétés anti-allergiques et anti-inflammatoires.
- les minéralocorticoïdes, dont le plus important est l'aldostérone, qui ont pour fonction d'assurer la
rétention d'eau et de sels minéraux (sodium) par l'organisme, grâce aux reins.
- les corticoïdes sexuels, ou androgènes surrénaliens, qui comprennent, testostérone, oestrogène et
progestérone qui sont élaborés en quantités très limitées par les surrénales en comparaison de la production gonadique.
1.5 Les glandes génitales :
Les glandes génitales, ou gonades, sécrètent des hormones sexuelles dans des proportions qui s'élèvent après la
puberté. Ces glandes génitales sont constituées par les ovaires chez la femme et les testicules chez l'homme. Elle
produisent :
- les hormones ovariennes (ovaires) qui comprennent l'oestrogène et la progestérone. L'oestrogène provoque
l'apparition des caractères sexuels secondaires chez la femme tandis que la progestérone pré
pare l'organisme de la femme
à la grossesse, et notamment par la régulation du cycle menstruel.
- les androgènes (testicules), qui sont représentés essentiellement par la testostérone, provoquent le développement des
caractères sexuels masculins, jouent un rôle dans les phénomè
nes de croissance cellulaire (tissu musculaire par exemple),
ainsi que dans le métabolisme des protéines et du phosphore.
1.6 Le pancréas (îlots de Langerhans) :
Le pancréas, situé derrière l'estomac, est à la fois une glande à sécrétion externe (exocrine), et interne
(endocrine) grâce à des cordons cellulaires appelés îlots de Langerhans. Les cellules endocrines du pancréas produisent
deux hormones antagonistes :
- l'insuline, qui abaisse le taux de glucose sanguin grâce à une action multiple, en rendant les tissus de l'organisme
perméable au glucose, en facilitant la transformation du glucose en glycogène au niveau du muscle, en inhibant la
transformation du glycogène en glucose dans le foie.
- le glucagon, qui a donc une action inverse en élevant la glycémie.
1.7 Les organes
à
fonction endocrine secondaire :
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Le foie a un rôle très important dans la régulation interne du fonctionnement de l'organisme, notamment en
participant activement à la régulation du taux de glucose sanguin, tandis que l'intestin grêle sécrète diverses hormones,
comme la sécrétine, la pancréozymine, la cholécystokinine, qui interviennent dans le processus de digestion.
Localisation des principaux organes du système endocrinien
2ème Partie : Les régulations du système endocrinien.
Pour que les hormones puissent régler efficacement le fonctionnement des organes et tissus qui dépendent
d'elles, il est nécessaire qu'elles soient libérées en quantités précises, aux moments opportuns, le pic de sécrétion étant
appelé l'acrophase.
Pour ce faire, plusieurs mécanismes de régulation, reposant essentiellement sur des phénomènes d'action et de
rétroaction (feed-back), vont entrer en jeu, certains soumis à des facteurs endogènes, d'autres à des facteurs exogènes lié
s
à l'environnement.
La sécrétion d'hormones n'est donc pas uniforme, elle suit un certain "rythme", en situation de vie et d'activité
"normale", résumée dans le tableau ci-dessous :
Différentiel de sécrétion hormonale en fonction des heures de la journée
HEURES
HORMONES
ACTIONS
0 h
-
minuit
TSH
Stimulation de la thyro
ï
de.
2 h HGH (hormone de croissance)
Prolactine
Stimulation de la croissance et de la synthèse protéique.
Stimulation de la lactation.
3 h
M
é
latonine
Synchronisation des rythmes biologiques.
4 h
ADH (hormone antidiur
é
tique)
Augmentation de la r
é
absorption de l'eau par le rein.
6 h
ACTH
Stimulation de la s
é
cr
é
tion de cortisol par les surr
é
nales.
7 h Cortisol Action sur le métabolisme des sucres et des graisses,
ainsi que sur les r
é
actions immunitaires et inflammatoires.
8 h Thyroxine Action sur la thermorégulation, sur la croissance, sur le
d
é
veloppement des nerfs et du tissu musculaire.
10 h Aldostérone Favorise la conservation de sodium par le sang et la
lib
é
ration de potassium dans l'urine.
11 h Testostérone Action sur les caractères sexuels masculins, rôle dans la
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(Tableau réalisé à partir de l'ouvrage de REINBERG, LABREQUE et SMOLENSKY, Chronobiologie et chrono
thérapeutique, 1991, Flammarion.
Cité dans CHAMBON et DELALEU, Se soigner à la bonne heure, Sciences et Avenir, 1991.)
2.1 Les mécanismes d'action et de rétroaction :
Le "chef d'orchestre" des sécrétions hormonales semble constitué par le complexe hypothalamo-hypophysaire.
Ainsi l'hypothalamus produit des hormones de libérations (releasing factors) qui sont ensuite acheminé
es par la
circulation sanguine vers l'hypophyse, soit pour y être stocké
es dans un premier temps, par exemple l'ADH et l'ocytocine,
soit pour déclencher la sécrétion des hormones hypophysaires comme l'ACTH, la TSH, la FSH, la LH, la STH, etc.
Certaines de ces hormones hypophysaires vont ensuite stimuler le fonctionnement d'autres glandes endocrines,
comme la TSH pour la thyroïde, l'ACTH pour les surrénales, la FSH et la LH pour les glandes sexuelles. Sous l'effet de
ces excitations, ces différentes glandes "cibles" vont produire leurs propres hormones, ou modifier le volume de leurs
sécrétions.
En fonction des besoins de l'organisme, lorsque la production de ces hormones atteint un niveau suffisant dans
le sang, un "message hormonal" est envoyé à l'hypothalamus et à l'hypophyse pour ralentir ou faire cesser la production
des hormones de libération et des hormones stimulantes. Il se produit donc un phénomène de rétroaction, dite négative,
puisque le fonctionnement de certaines glandes est inhibé par les sécrétions d'autres glandes qu'elles stimulent.
On peut illustrer ces mécanismes de la manière suivante :
- Une situation de stress provoque une excitation de l'hypotalamus qui sécrète alors l'hormone CRH (ou corticolibérine)
en direction de l'hypophyse, ce qui va entraîner la production d'ACTH par cette glande.
L'ACTH, déversée dans le flux sanguin, va stimuler les glandes surrénales qui, en réponse, sécréteront du cortisol.
L'élévation du taux de cortisol dans le sang va alors freiner les sécrétions de CRH hypothalamique et réguler ainsi
l'ensemble de la chaîne.
2.2 La régulation endogène :
Cette régulation est appelée ainsi car elle trouve son origine à l'intérieur de l'organisme, elle fait partie du
"bagage" génétique de l'être vivant.
Les très nombreux gènes, codés dans l'ADN, permettent à la fois de "construire" et de faire fonctionner le système
endocrinien de la manière la plus efficace possible. Les mécanismes d'action et de réaction sont de ce fait génétiquement
déterminés. Des dysfonctionnements de ce système, par exemple certaines formes de diabète, sont expliqués par des
"malformations" génétiques, transmissibles de générations en générations. D'autres gènes, comme ceux situés sur la
4ème paire de chromosomes de l'être humain, sembleraient jouer un rôle "d'horloge interne", comme le suggèrent des
recherches récentes (TAKAHASHI, 1994).
Plusieurs études (STRUMWASSER, 1965 ; VANDEN DRIESCHE, 1966, 1969) établissent le rôle
fondamental joué par la chaîne ADN-ARN-Protéines dans les processus de rythmicité cellulaire et donc dans les
m
é
canismes de fonctionnement de l'horloge interne endog
è
ne.
croissance des cellules (tissu musculaire par exemple) et
dans le m
é
tabolisme des prot
é
ines et du phosphore.
14 h
Insuline
Diminue le taux de sucre sanguin.
15 h
Noradr
énaline
Rénine
(hormone s
é
cr
é
t
é
e par le rein)
Augmentation du rythme cardiaque, élévation de la
tension artérielle.
Favorise la production d'angiotensine II, protéine à effet
vasoconstricteur, stimulant également la soif.
16 h Adrénaline Comme la noradrénaline, agit sur le rythme cardiaque,
mais de plus intervient sur la transformation du glycogène
en glucose au niveau du foie et des muscles. Prépare donc
l'organisme
à
l'effort.
19 h
Glucagon
Augmente le taux de sucre sanguin
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