Fiche de révision : Hormones et régulation endocrinienne

📋 Plan du Cours

1. Modèles de communication biologique
2. Principes de la communication hormonale
3. Hormones peptidiques et sécrétion
4. Hormones dérivées d’acides aminés
5. Synthèse des hormones stéroïdes
6. Hormones thyroïdiennes
7. Récepteurs hormonaux
8. Régulation des récepteurs
9. Sécrétion et homéostasie

📖 1. Modèles de communication biologique

★ À maîtriser

• La communication biologique regroupe les mécanismes par lesquels des cellules, des tissus ou des organismes échangent des informations afin de coordonner les fonctions vitales.

📌 La communication hormonale transmet un message chimique par le sang ou le liquide extracellulaire et localise les cellules cibles grâce à leurs récepteurs, tandis que la communication nerveuse transmet des signaux électriques le long des axones et localise les cibles grâce aux synapses.

Compléments

• Dans la comparaison présentée par Walter Boron et Emile L. Boulpaep dans Medical Physiology 3 (2017, Elsevier), la communication hormonale a un temps de réaction long de 15 à 30 minutes et une réponse pouvant durer des minutes, des heures ou des jours. - Walter Boron, Emile L. Boulpaep

• Dans la même comparaison, la communication nerveuse a un temps de réaction très court, de l’ordre des millisecondes, et une réponse qui dure des millisecondes à des secondes. - Walter Boron, Emile L. Boulpaep, Medical Physiology 3, 2017

• Les communications hormonale et nerveuse sont souvent complémentaires.

• Lors d’une hyperglycémie, les cellules bêta pancréatiques sécrètent de l’insuline dans le sang, qui agit sur les récepteurs des cellules du foie et favorise la glycogénogenèse et la lipogenèse.

📖 2. Principes de la communication hormonale

🔑 Notions clés & Définitions

• Hormone : Molécule de signalisation sécrétée par une cellule endocrine en réponse à une stimulation, transportée par le sang et capable de déclencher une réponse dans les cellules cibles qui expriment un récepteur spécifique.

★ À maîtriser

• En 1902, Bayliss et Starling découvrent la sécrétine, première hormone identifiée, en montrant qu’un extrait de duodénum stimulé par une solution acide provoque la sécrétion pancréatique après injection dans le sang.

Compléments

• Les principales glandes endocrines comprennent :

  • l’adénohypophyse
  • la thyroïde
  • les glandes parathyroïdes
  • les îlots de Langerhans du pancréas
  • les glandes surrénales

• Des cellules endocrines isolées sont présentes dans :

  • l’hypothalamus
  • le thymus
  • le cœur
  • les reins
  • l’estomac
  • l’intestin
  • le tissu adipeux
  • les gonades

📖 3. Hormones peptidiques et sécrétion

★ À maîtriser

• La nature chimique d’une hormone conditionne sa synthèse, son transport, sa réception et sa dégradation.

• La synthèse et la sécrétion d’une hormone peptidique passent par la transcription du gène, le début de la traduction dans le cytosol, l’ancrage du ribosome au réticulum endoplasmique rugueux, la poursuite de la traduction et la libération de la prohormone dans le RER, les modifications dans le RER et l’appareil de Golgi, le stockage en vésicules puis l’exocytose en réponse à un stimulus.

• Les hormones peptidiques sont hydrophiles, solubles dans le plasma et transportées généralement sous forme libre; elles ont une demi-vie de quelques minutes et une action rapide et transitoire.

Compléments

• Le peptide signal de la protéine naissante est reconnu et lié par la protéine SRP, qui se fixe ensuite à son récepteur sur la membrane du RER et permet l’arrimage du complexe ribosome-ARNm.

• La préproinsuline comporte 110 acides aminés; dans le RER, son peptide signal est coupé et trois ponts disulfures sont ajoutés, puis le peptide C est clivé dans les granules de sécrétion pour produire l’insuline mature.

• Les protéines de transport sanguin d’IGF-1 et d’IGF-2 augmentent leur demi-vie; l’IGF-1 favorise la prolifération et la différenciation cellulaires et joue un rôle important dans la croissance et le développement, particulièrement chez l’enfant.

• Les hormones peptidiques sont dégradées par protéolyse dans le plasma, à la surface des cellules cibles, dans le foie et les reins, ou après endocytose du complexe hormone-récepteur et dégradation lysosomale; les petites hormones peuvent aussi être éliminées dans l’urine.

📖 4. Hormones dérivées d’acides aminés

★ À maîtriser

• L’adrénaline, ou épinéphrine, est une hormone hydrophile dérivée de la tyrosine, synthétisée par des enzymes cytosoliques dans les cellules de la médullosurrénale, puis stockée dans des vésicules et libérée par exocytose en réponse à un stimulus.

• Le temps de demi-vie de l’adrénaline est de 2 minutes, ce qui correspond à un effet rapide et transitoire.

Compléments

• L’adrénaline est soluble dans le sang et y est transportée sous forme libre.

• L’adrénaline est dégradée par le foie et les reins, notamment par la COMT (Catecholamines O-Méthyl Ttransférase) et la MAO (Mono-Amine Oxydase).

📖 5. Synthèse des hormones stéroïdes

★ À maîtriser

• Les hormones stéroïdes sont produites par la corticosurrénale, les gonades et le placenta.

• Les hormones stéroïdes sont synthétisées à partir du cholestérol, d’abord dans la mitochondrie puis dans le réticulum endoplasmique lisse.

• Les hormones stéroïdes sont transportées dans le plasma principalement liées à des protéines de transport.

• La CBG lie spécifiquement les glucocorticoïdes, notamment le cortisol et la corticostérone, avec une affinité élevée et une capacité limitée.

📌 Seule la fraction libre d’une hormone stéroïde peut agir sur les cellules cibles.

• Les hormones stéroïdes sont catabolisées par le foie en métabolites excrétés dans l’urine.

Compléments

• Le type d’hormone stéroïde produit dépend des enzymes exprimées dans la cellule endocrine.

• Les hormones stéroïdes sont liposolubles et ne sont pas stockées dans la cellule endocrine.

• L’albumine transporte les hormones de façon non spécifique, avec une faible affinité mais à concentration élevée.

• La SHBG transporte spécifiquement les hormones sexuelles, notamment la testostérone, la dihydrotestostérone et l’estradiol.

• La testostérone peut être transformée en 17-cétostéroïdes, dont l’androstérone, présente dans l’urine des hommes et des femmes.

💡 Astuce mémo

Albumine transporte largement ; les globulines lient spécifiquement

📖 6. Hormones thyroïdiennes

★ À maîtriser

• La synthèse des hormones thyroïdiennes comprend le passage de l’iodure dans le lumen folliculaire, son oxydation, l’iodination puis la conjugaison des tyrosines de la thyroglobuline, l’endocytose de celle-ci, sa protéolyse dans les lysoendosomes et la sécrétion de T3 et T4.

📌 T3 et T4 sont peu solubles dans le plasma et circulent principalement liées à la TBG, à la TTR et à l’albumine plasmatiques.

📌 T3 est l’hormone thyroïdienne active, tandis que T4 est une prohormone qui peut être transformée en T3 par une désiodase dans les cellules cibles.

• La demi-vie de T4 est de sept jours, contre un jour pour T3.

Compléments

• Les hormones thyroïdiennes dérivées de la tyrosine sont synthétisées par les cellules folliculaires de la thyroïde.

• Dans la cellule folliculaire, le cotransporteur basolatéral NIS fait entrer l’iode, dont l’activité augmente sous l’effet de la TSH.

• La TSH stimule la multiplication des cellules folliculaires, provoquant une hyperplasie.

• T4 a une affinité plus forte pour la TBG que T3.

• Dans le foie, des désiodases et des enzymes de conjugaison produisent des métabolites thyroïdiens plus hydrosolubles, éliminés dans la bile puis les selles ou dans l’urine; l’iode est recyclé dans la thyroïde ou éliminé dans l’urine.

💡 Astuce mémo

Iode → iodination → conjugaison → endocytose → T3/T4

📖 7. Récepteurs hormonaux

🔑 Notions clés & Définitions

• Récepteur hormonal : Protéine capable de lier une hormone spécifique avec une grande affinité et de déclencher une réponse cellulaire.

★ À maîtriser

• Seules les cellules cibles qui expriment des récepteurs spécifiques répondent à une hormone donnée.

📌 Les hormones hydrophiles se lient à des récepteurs membranaires, tandis que les hormones hydrophobes se lient à des récepteurs intracellulaires.

Compléments

• Les récepteurs membranaires des hormones hydrophiles comprennent :
  • les récepteurs couplés aux protéines G
  • les récepteurs à activité enzymatique
  • les récepteurs associés à une protéine kinase

• Dans les cellules musculaires squelettiques, l’adrénaline active les récepteurs membranaires β2 couplés à Gs, qui activent l’adénylate cyclase; celle-ci produit de l’AMPc, second messager qui active la PKA.

• Les glucocorticoïdes traversent la membrane plasmique, se lient au récepteur cytosolique GR et provoquent son détachement de HSP-90; le complexe hormone-récepteur est transloqué dans le noyau, se lie à l’ADN sous forme de dimère et active la transcription de gènes spécifiques.

• Les hormones thyroïdiennes traversent la membrane plasmique, entrent dans le noyau et se lient à TR; le complexe se lie à l’ADN en hétérodimère avec RXR et active la transcription de gènes spécifiques.

💡 Astuce mémo

Hydrophiles : membrane ; hydrophobes : intérieur

📖 8. Régulation des récepteurs

🔑 Notions clés & Définitions

• Régulation des récepteurs : Modulation du nombre, de la disponibilité ou de l’activité des récepteurs hormonaux dans la cellule cible, qui adapte la sensibilité cellulaire à l’hormone.

★ À maîtriser

• La réponse d’une cellule à une hormone dépend du nombre et de l’état de ses récepteurs ainsi que de la concentration hormonale.

• L’up-régulation augmente le nombre de récepteurs fonctionnels par augmentation de leur synthèse, diminution de leur dégradation ou augmentation de leur insertion dans la membrane, ce qui accroît la sensibilité à l’hormone.

• La down-régulation diminue le nombre de récepteurs fonctionnels par internalisation suivie d’une dégradation lysosomale ou par diminution de leur synthèse, réduisant la sensibilité à l’hormone.

• La désensibilisation peut résulter de : la phosphorylation du récepteur, le découplage des protéines G, l’inhibition d’un acteur de la voie de signalisation

Compléments

• 🔄 Le devenir du complexe insuline-récepteur suit ces étapes :

  1. Le complexe insuline-récepteur est internalisé par endocytose.
  2. Le complexe se dissocie dans l’endosome précoce.
  3. L’insuline est dirigée vers l’endosome tardif pour être dégradée.
  4. Le récepteur est dégradé dans l’endosome tardif ou recyclé dans la membrane plasmique.

• Une hyperinsulinémie chronique s’accompagne d’une diminution du nombre de récepteurs à l’insuline et d’une baisse de la sensibilité à l’insuline.

• La diminution de la réponse à l’insuline constitue un exemple de désensibilisation appelé insulinorésistance.

💡 Astuce mémo

Up augmente les récepteurs ; down les diminue ; désensibilisation réduit la réponse

📖 9. Sécrétion et homéostasie

🔑 Notions clés & Définitions

• Rétrocontrôle négatif : Régulation qui ramène une variable contrôlée vers sa valeur de consigne.
• Homéostasie : Processus permanent de régulation qui maintient les constantes du milieu intérieur dans des limites compatibles avec le fonctionnement des cellules et de l’organisme.

★ À maîtriser

📌 La sécrétion hormonale peut être déclenchée par un stimulus humoral, un stimulus hormonal ou un stimulus nerveux.

Compléments

• Une diminution de la calcémie stimule la glande parathyroïde à sécréter la parathormone.

• La TSH libérée par l’adénohypophyse stimule la thyroïde à sécréter davantage d’hormones thyroïdiennes.

• La sécrétion d’adrénaline par la médullosurrénale est sous le contrôle du système nerveux sympathique.

• Quand la glycémie augmente, les cellules bêta du pancréas sécrètent de l’insuline, ce qui augmente le stockage du glucose dans le foie, le tissu adipeux et le muscle ainsi que sa consommation par les cellules.

• La valeur de consigne de la glycémie indiquée dans le modèle de régulation est de 0,9 g/L.

• Claude Bernard a élaboré le concept de milieu intérieur, et Walter Bradford Cannon a développé ses idées et forgé le concept d’homéostasie dans son essai « organization for physiological homeostasis », publié en 1929.

• Les principaux paramètres régulés sont :

  • la pression artérielle
  • la glycémie
  • les pressions partielles en O2 et CO2
  • l’équilibre acido-basique
  • la température
  • la volémie
  • la natrémie
  • la kaliémie
  • la calcémie

• Les rétrocontrôles positifs sont rares, ponctuels et énergivores; l’accouchement en est un exemple.

💡 Astuce mémo

Une variation détectée déclenche une réponse qui corrige la variable

📊 Tableaux de synthèse

Récepteurs selon la solubilité hormonale