Le plan du cours Communication hormonale

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Communication intercellulaire chez l’animal
La communication hormonale
I. La libération des hormones
1. Mise en évidence d’une communication hormonale
a. Expérience de Bayliss et Starling
(i) La sécrétion pancréatique
• Uneréponseadaptéeaudébutdeladigestion
• Uneréponseàmédiationsanguine
(ii) Injection d’extrait duodénal
• Onpeutstimulerunpancreasdénervé
• Unextraitdeduodenumexcitéàl’acideagitsurlepancreas,parvoiesanguine.
(iii) La sécrétine
• Lasécrétineestlapremièrehormonemiseenévidence
• Hormone:messagerchimiquesecrétédanslesangetvéhiculéparcedernier.
b. Diversité des communications endocrines
(i) Les hormones dans le règne animal
• OntrouvedeshormonescheslesAnnélidesetchezlesArthropodes
• L’ecdysone,hormonedelamuedesArthropodesestunehormonestéroïde
(ii) Les glandes endocrine chez l’homme
• Denombreusesglandesendocrinescontrôléesparl’axehypothalamo-hypophysaire.
• QuelquesautrescontrôléesparleSNvégétatif
2. Synthèse et sécrétion des hormones
• DistinctionentreSYNTHÈSE(=fabricationdel’hormone)etSÉCRÉTION(=émissiondel’hor-
monedanslemileuintérieur)
a. Ilots de Langerhans et Insuline
(i) Le pancreas a une double activité sécrétrice
• Activitéexocrinedesacinus:enzymesdigestives
• Activitéendocrine:Insuline,Glucagon,Calcitonine
(ii) Les îlots de Langerhans sont des glandes endocrines
• Lescelluesα,β,etγ desîlotsdeLangerhanssécrètentrespectivement,leGlucagon,l’Insuline
etlaCalcitonine
• LesîlotsdeLangerhanssontdesglandestrèsvascularisées;c’estuncaractèredesglandes
endocrines
Communication à distance par diffusion/convection
d’un messager chimique.
Diffusion à large spectre de l’information. Spécicité
de réponse reposant sur la différenciation cellulaire.
Temps caractéristique important. Effets parfois de
très longue durée

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(iii) La SYNTHESE d’insuline se fait en plusieurs temps
• «pré-pro-insuline»,«pro-insuline»,«insuline»
(iv) La SECRETION d’insuline se fait par exocytose
• Mécanismetotalementcomparableàceluid’unesynapse;maislacelluleestàproximitéde
capillairesetl’hormoneaccèdeausang.
b. Cellules thyroïdiennes et T3/T4
(i) La thyroïde est une glande endocrine
• SécrétiondeT3/T4,action
• ActionsurCroissance,Développement,Métabolisme
(ii) Les follicules thyroïdiens forment un épithélium cubique
• Organisationdelathyroïdeenfolliculesbordésd’unépithéliumcubique
(iii) Les thyréocytes élaborent la thyréoglobuline
• Synthèsed’uneprotéineiodéecontenantdesradicauxoriginaux(tri-iodo-tyronineettétra-io-
do-tyronine)
• Stockagedecetteprotéinesousformedecolloïde
(iv) La digestion du colloïde libère T3/T4
• Lacelluleingèrepuisdigèrelecolloïde.
• LeshormonesT3etT4sontenfaitlesrésidusdecettedigestion,évacuésparexocytose.
3. Le contrôle de la sécrétion hormonale
a. Exemple de la sécrétion d’insuline
(i) Contrôle par le glucose circulant
• Rôlepremierduglucosecirculant.
• Lacelluleßestundétecteurdeglucosecirculant
• Anoterlerôle«amusant»del’ATP:c’esticiunsignalintracellulaire
(ii) Contrôle par d’autres voies
• Lacelluleßestaussiundétecteurd’’acidesaminés…
• Lesystèmenerveuxvégétatifpeutstimulerlasécrétiond’insuline
b. Diversité des modes de contrôle
(i) Par un métabolite
• Exempledel’insuline.Idempourcertainesdétectionsd’ionsdanslesystèmenerveux.
(ii) Par le système nerveux
• GlandescontrôléesparleSNV(corticosurrénales,parexemple)
• Neuro-hormoneshypothalamiques.
(iii) Par une hormone
• Glandesendocrinesdel’axehypothalamo-hypophysaire
4. Information et codage
a. Codage en amplitude
(i) Exemple de l’ecdysone
• courbesdose/réponsemettantenévidencelelienentrequantitédemessageretintensitéde
laréponse.
(ii) Les concentrations sanguines d’hormone
• Concentrationdel’ordredumicrogrammeparlitreetparfoismêmedunanogrammeparlitre
(iii) Cas des sécrétions pulsatiles
• Exempledesgonadotrophines(GnRH)

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b. Extinction du signal
(i) Métabolisation de l’hormone
• Desenzymescirculantesdusanghydrolysentleshormones
• Lefoietraite,élimineetrecycledenombreuxpeptidesetprotéinesdusang.
(ii) Elimination urinaire
• Exempledeladétectionurinairedel’HCG
II. Le transport sanguin des hormones
1. Diversité chimique des messagers hormonaux
a. Hormones peptidiques
(i) Hormone de croissance
• Peptidede14acidesaminés
(ii) Insuline et Glucagon
• Polypeptidesde51et29acidesaminés
b. Hormones dérivées d’acides aminés
(i) Catécholamines
• Adrénaline(avecradical–méthyl)etNorAdrénaline(sansradical)
(ii) T3 / T4
• Tri-iodo-tyronine(T3)estlavéritablehormone.T4estunprécurseurdeT3
c. Hormones stéroïdes
(i) Hormones sexuelles des Mammifères
• TestostéoneetAndrogènes.
• ProgestéroneetŒstradiol
(ii) Ecdysone
• HormonedemuedesInsectesetCrustacés
2. Concentration des hormones dans le sang
a. Dilution et dispersion
(i) De la glande endocrine au cœur : convergence
• L’hormoneestnécessairementsécrétéedansuncapillaire
• Lescapillairesconvergentverslesveinules,quielles-mêmesconvergent…
(ii) Du cœur aux cibles : divergence
• L’hormonenepeutatteindrelaciblequ’àhauteurdescapillaires.
• Ellevadoncêtredistribuéedansleréseauartérieldivergent.
b. Cas particulier des systèmes portes
(i) Le système porte hypothalamo-hypophysaire
• Unréseaucirculatoireétablissantdeuxchampscapillairesmontésensérie
(ii) Intérêt du système porte
• Contournementdesphénomènesdedilution/dispersion
• Avantageparticulièrementadaptéaucasdesneurohormones
3. Les molécules de transport des hormones stéroïdes
a. Transport non-spécique ou spécique
(i) Albumine
• Grosseprotéinemajoritairedusang
• L’albuminexelaplupartdeslipidessanguins

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(ii) Binding globulins
• Globulinesdusang,beaucoupmoinsabondantes.
• IlexistedesBinding-Globulinsspéciques:TBGpourleshormonesthyroïdiennes,ShBGpour
leshormonessexuelles…
b. Aspects cinétiques
• Letauxsanguindel’hormonelibredépenddonc(1)desaliaisonàlaBG,(2)desaliaisonau
récepteurdelacible,(3)desonéliminationurinaire,(4)desamétabolisationet(5)desasécré-
tion.
III. Le mode d’action cellulaire des hormones
1. relations messager-récepteur
a. une cinétique michaelienne ou allostérique
(i) un exemple d’analyse : liaison spécique et non spécique
• autoradiographiedelarétentiondumessager;lamesuredelaquantitéderadioactivitérete-
nuepermetdefaireunecinétique.
• liaisonspéciqueetnon-spécique
(ii) interprétation
• LaliaisonspéciquesuitleplussouventunecinétiqueMichaelienne
b. les valeurs du KD
• LesKDsonttrèsfaibles,del’ordredegrandeurdesconcentrationsanguinesdeshormones.
• Lesdemi-viesdeshormonessontplusgrandesquecellesdesneurotransmetteurs.
2. mode d’action des hormones peptidiques
a. la notion de second messager
(i) Mise en évidence : expériences de Sutherland
• unintermédiaireentrerécepteurmembranaireetcytosol.
• Transductiondusignaletproductiond’unsecondmessager
(ii) L’AMPc
• Produitparl’adénylyl-Cyclaseàpartirdel’ATP,
• dégradéparlaPhosphoDiestérase
(iii) Amplication et extinction des signaux
• Lacascaded’activationconstitueuneamplication
• LadégradationparlaPhosphoDiestérasepermetl’extinction
b. les protéines G
(i) exemple de la cellule hépatique
• Relaietextinctiondessignaux
(ii) diversité des protéines G
• ProtéinesGietGs
• DiversitédesciblesdesprotéinesG
c. diversité des seconds messagers
(i) AMPc et GMPc
• produitsàpartird’ATPetdeGTP;dégradésenAMPetGMP
(ii) IP3 et DAG
• produitsàpartirdePIP2quiestunphopholipidemembranaire
(iii) Ca2+
• libérépardéséquestrationduREoubienimportédel’extérieurparouverturedecanaux

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d. les cascades de phosphorylation
(i) Les protéines kinases
• activationréversibledeprotéines
(ii) Les MAPK
• voiedesignalisationcomplexedescellules(justepourmémoire)
(iii) Signication biologique
• moyensimpled’amplicationparpaliers
3. mode d’action des stéroïdes
a. exemple de l’ecdysone
(i) les puffs chromosomiques
• Surleschromosomesgéants,lespuffssontlasignatured’uneexpressiongénétiqueencours.
(ii) modication du prol de puffs
• L’applicationd’ecdysonemodieclairementlarépartitiondespuffs
• C’estdoncquecertainsgènes«s’éteignent»tandisqued’autres«s’allument».
• Ondistingueparailleursdesréponsesimmédiatesetdesréponsestardives
b. rétention intracellulaire de l’hormone
(i) autoradiographie
• l’autoradiographiedel’actiond’unehormonestéroïderévèlenettementsarétentionsurle
noyaudescibles.
(ii) accès de l’hormone au noyau
• Lanaturelipophiledel’hormoneluipermetunetraversée«sansencombre»delamembrane.
• Lesmembranesnesontpasdesobstaclespourunehormonelipophile.
c. nature des récepteurs des stéroïdes
(i) approche expérimentale
• exempledurécepteurdesglucocorticoïdes
• effetsdel’EDTAsurlaliaisondurécepteuràl’ADN
(ii) diversité des récepteurs
• lesrécepteursdesstéroïdessontdesdimèresdeprotéines«àdoigtdezinc».
• Leseffetspeuventêtremodulésparlanaturedesdimèresconstitués(exempledel’actionde
T3/T4surlamétamorphoseduXénope)
d. modèle de mode d’action
(i) cas de la progestérone
• étudesurlaformationd’albumineparl’oviductedePoule.
(ii) modèle général
• Organisationdesrécepteursendimères
e. amplication et extinction des signaux
(i) amplication propre aux systèmes génétiques
• UngènetranscritennombreuxARNm
• UnARNmtraduitennombreusesprotéines
(ii) extinction propre aux systèmes génétiques
• DuréedevielimitéedesARNm
Conclusion