Neurosciences/Le système nerveux endocrine

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Le système nerveux endocrine est formé d'aires cérébrales qui fonctionnent de manière complémentaire pour maintenir certaines fonctions vitales. Il est impliqué dans la croissance, la régulation de la pression sanguine, le métabolisme, la reproduction, et quelques autres fonctions. Il s'agit formellement d'un ensemble de glandes, à savoir des amas de cellules qui secrètent des hormones dans le sang. La plupart des glandes sont situées en dehors du système nerveux, mais les trois aires cérébrales que nous allons voir font exception. Elles agissent sur le corps en sécrétant des hormones, en contrôlant la thyroïde ou d'autres organes. Nous allons ici étudier le système nerveux endocrine, à savoir la portion du système nerveux qui a un rôle hormonal. Cependant, précisons tout de suite que les aires cérébrales que nous allons voir n'ont pas toutes qu'un simple rôle endocrine, l'éventail de leurs fonctions étant assez large. Certaines commandent aussi le système nerveux autonome, ce qui est complémentaire de leur action endocrine.

L'anatomie du système nerveux endocrine[modifier | modifier le wikicode]

Le système nerveux endocrine est composé de plusieurs aires cérébrales aux fonctions bien distinctes, comme la commande de divers réflexes ou fonctions importantes pour la survie. Ce système contient, pour simplifier, deux types de structures : les glandes et les capteurs sensoriels endocrines. Les glandes sont le lieu de production et de sécrétion d'hormones, qui va voyager dans le sang pour agir sur un organe cible. On peut les voir comme une sorte de centre de commande à distance, qui donnent des ordres au cœur, au foie, aux glandes surrénales, etc. Le système nerveux endocrine comprend trois glandes principales : l'hypothalamus, l'hypophyse et la glande pinéale. L'hypothalamus et l'hypophyse sont très proches l'une de l'autre et interagissent fortement entre elles. Il est d'usage de regrouper ces deux structures en une seule entité anatomique : le complexe hypothalamo-hypophysaire. La glande pinéale est un peu à part, bien qu'elle communique avec l'hypothalamus.

Localisation de l'hypophyse.
Localisation de la glande pinéale.

Les hormones produites par les glandes neuroendocrines sont nombreuses. Les principales sont indiquées dans le schéma ci-dessous. On voit que quelques noms connus reviennent dans ce schéma : la mélatonine, par exemple, dont nous avons déjà parlé rapidement dans les chapitres précédents. D'autres hormones devraient être connues de ceux qui ont déjà un petit niveau en biologie, comme la vasopressine, la prolactine ou l'hormone de croissance. Les autres hormones sont bien moins familières, mais sont tout de même d'une importance capitale pour le fonctionnement de l'organisme. Elles ont cependant un effet indirect, dans le sens où elles agissent comme intermédiaire pour la libération d'hormones finales, mais nous reviendrons dessus plus tard dans le chapitre.

Système nerveux endocrine.

Le complexe hypothalamo-hypophysaire[modifier | modifier le wikicode]

Le complexe hypothalamo-hypophysaire est un amas de noyaux inter-reliés, chaque noyau ayant une fonction assez spécifique. Ce complexe est richement vascularisé et est en contact direct avec le sang. Il faut noter qu'il s'agit d'une des seules aire cérébrale qui n'est pas protégée par la barrière hémato-encéphalique. Sa localisation est très proche du chiasma optique (l'endroit où les nerfs optiques se croisent). Le complexe hypothalamo-hypophysaire est composé de deux aires cérébrales : l'hypophyse, une glande, et l'hypothalamus, un noyau qui commande la sécrétion d'hormones par l'hypophyse. Les deux sont reliés par une mince extension de l'hypothalamus, en forme de fil, l'infundibulum.

Localisation du complexe hypothalamo-hypophysaire.

L'hypophyse[modifier | modifier le wikicode]

L'hypophyse est subdivisée en deux sections : une hypophyse antérieure et une hypophyse postérieure. Elles sont aussi appelées respectivement l'adénohypophyse et la neurohypophyse.

Hormones pituitaires.

Ces deux compartiments ne secrètent pas les mêmes hormones. Pour résumer rapidement, la neurohypophyse secrète uniquement de l'ocytocine et de la vasopressine, les autres hormones étant la chasse gardée de l'adénohypophyse. Nous détaillerons plus bas le rôle de chaque hormone, mais nous allons cependant en faire rapidement la liste dans cette section. Les hormones adénohypophysaires les plus connues sont :

  • l'hormone de croissance, qui fait grandir et répare les tissus ;
  • l'hormone corticotrope, qui déclenche la libération de catécholamines par les glandes surrénales ;
  • les gonadotrophines, des hormones qui stimulent la production de testostérone ou d’œstrogènes ;
  • la prolactine, qui fait grossir les seins et induit la lactation ;
  • et la thyréostimuline (TSH), qui stimule la thyroïde.

Par contre, la neurohypophyse sécrète les hormones suivantes :

  • la vasopressine, ou hormone antidiurétique, qui stimule la réabsorption d'eau par les reins et a un effet vasoconstricteur ;
  • l'ocytocine, impliquée dans l'accouchement et les relations affectives.

La neurohypophyse a une autre différence avec l'adénohypophyse : elle ne produit pas les hormones qu'elle secrète. Elle n'est qu'un lieu de stockage et de libération pour l'ocytocine et la vasopressine, produites par l'hypothalamus. Ces deux hormones sont en effet synthétisées dans l'hypothalamus, dans deux noyaux bien identifiés, et sont ensuite envoyées dans la neurohypophyse pour y être stockées. Cette particularité fait qu'il est courant de dire que la neurohypophyse est une extension de l'hypothalamus, contrairement à l'adénohypophyse. Nous reviendrons dessus plus loin.

Localisation de l'hypophyse.
Adénohypophyse (hypophyse antérieure) et neurohypophyse (postérieure).

Une autre différence, fortement reliée à la précédente, tient dans les liens anatomiques avec l'hypothalamus. La neurohypophyse est directement innervée par l'hypothalamus, les axones hypothalamiques arrivant directement dans la neurohypophyse, où ils y font synapse. Le contrôle de la neurohypophyse est donc un contrôle nerveux tout ce qu'il y a de plus classique. L'adénohypophyse est, quant à elle, reliée indirectement à l'hypothalamus, par des vaisseaux sanguins. Plus précisément, il existe tout un réseau de vaisseaux sanguins qui passent entre l'hypothalamus et l'hypophyse, qui permettent à des hormones de passer de l'hypothalamus à l'hypophyse. Lorsque l'hypothalamus veut stimuler ou inhiber la production de l'adénohypophyse, il secrète des hormones dans ces vaisseaux, et ce sont ces hormones qui agissent sur l'adénohypophyse. L'hypothalamus commande l'adénohypophyse non par un intermédiaire nerveux, mais par un intermédiaire hormonal ! Nous reviendrons plus bas sur cette particularité.

Hypophyse antérieure et postérieure : innervation et perfusion hypothalamique.

L'hypothalamus[modifier | modifier le wikicode]

L'hypothalamus est une structure complexe, composée d'un grand nombre de noyaux aux fonctions très diverses. On peut avoir une petite idée de l'éventail de ces fonctions en regardant les afférences de l'hypothalamus. On s’aperçoit alors que ces afférences proviennent de tout le cerveau, que ce soit du cortex ou du tronc cérébral. Par exemple, un noyau hypothalamique (le noyau suprachiasmatique) est innervé par le nerf optique, ce qui prouve son implication dans la vision. D'autres sont innervés par des faisceaux provenant des aires corticales du gout ou de l'odorat. Mais les afférences les plus importantes sont celles qui transmettent les sensations viscérales, en provenance du noyau du tractus solitaire, et celles en lien avec les aires limbiques du cortex.

Les noyaux de l'hypothalamus sont regroupés dans trois structures : l'hypothalamus antérieur, l'hypothalamus postérieur, et l'hypothalamus tubéral. L'hypothalamus antérieur commande l'hypophyse et la glande pinéale. L'hypothalamus antérieur est subdivisé en deux portions, la première communiquant avec l'adénohypophyse, tandis que la seconde communique avec la neurohypophyse. La portion de l'hypothalamus qui communique avec la neurohypophyse est appelée le système magnocellulaire, l'autre étant appelé le système parvocellulaire.

Hypothalamus.
Complexe hypothalamo-hypophysaire.
Anatomie de l'hypothalamus.

La communication entre hypophyse et hypothalamus[modifier | modifier le wikicode]

Synthèse de l'ocytokine et de la vasopressine dans l'hypothalamus et émission par l'hypophyse.

Aussi bien l'hypothalamus que l'hypophyse produisent des hormones et en libèrent dans le sang. Les hormones neurohypophysaires sont la vasopressine (aussi appelée hormone anti-diurétique) et l'ocytocine. La neurohypophyse ne produit pas d'hormones, mais sert de réservoir à quelques hormones produites par l'hypothalamus et de lieu de sécrétion pour celles-ci. Le fait est que les hormones neurohypophysaires sont produites par l'hypothalamus, mais sont libérées par l'hypophyse. Elles sont secrétées par deux noyaux de l'hypothalamus : le noyau supra-optique pour l'ocytocine et le noyau paraventriculaire pour la vasopressine. Une fois produites, elles sont envoyées à la neurohypophyse via deux faisceaux d'axones, via l'infudibulum. Une fois dans la neurohypophyse, elles sont stockées, puis libérées quand nécessaire. Cela fait dire à certains scientifiques que la neurohypophyse peut être considérée comme une extension de l'hypothalamus.

1807 The Posterior Pituitary Complex

A l'opposé, les hormones produites par l'adénohypophyse sont produites sur place, dans l'hypophyse même. De plus, la communication entre adénohypophyse et hypothalamus n'est pas une communication nerveuse, synaptique, mais une communication hormonale. L'hypothalamus émet des hormones intermédiaires à destination de l'adénohypophyse, afin d'y activer ou inhiber la libération des hormones finales. Les hormones intermédiaires sont émises dans les vaisseaux qui perfusent l'adénohypophyse, arrivent dans l'adénohypophyse et agissent sur celle-ci. L'action en question est une stimulation/inhibition de la sécrétion de l'hormone finale, produite par l'adénohypophyse. Ce mécanisme est utilisé pour la production de prolactine, d'hormone de croissance, etc. Par exemple, l'hypothalamus produit de la thyrotropin-releasing hormone release, qui stimule la production de thyrotrophine par l'hypophyse. De même, l'hypothalamus peut émettre de la corticotropin-releasing hormone release pour stimuler la libération de corticotrophine par l'hypophyse. Pour résumer, la sécrétion des hormones adénohypophysaires est sous l'influence indirecte de l'hypothalamus, via un contrôle hormonal.

Le transfert des hormones intermédiaires s'effectue par un lacis de vaisseaux sanguins, localisés au niveau de l'infundibulum (la tige qui relie hypothalamus et hypophyse). Ce lacis prend naissance au niveau de l'artère hypophysaire supérieure, qui se subdivise en un ensemble de capillaires au contact de l'hypothalamus. Ces capillaires absorbent les hormones intermédiaires à cet endroit et se dirigent en direction de l'hypophyse. Ces capillaires se rejoignent au niveau de l'infundibulum pour former la veine hypophysaire portale, qui se subdivise encore en un lacis de vaisseau sanguins au contact de l'hypophyse. Ceux-ci se rejoignent pour former une veine, dans laquelle circulent les hormones finales.

1808 The Anterior Pituitary Complex

La glande pinéale[modifier | modifier le wikicode]

Si l'on veut détailler l'ensemble du système nerveux endocrine, il nous faut parler d'une autre glande : la glande pinéale. Il s'agit d'une glande cérébrale présente chez tous les vertébrés, à quelques exceptions près. Elle secrète une hormone qui induit l'endormissement et agit sur le rythme veille-sommeil : la mélatonine. Les cellules qui produisent la mélatonine dans la glande pinéale sont des cellules spécialisées qu'on ne retrouve pas ailleurs dans le corps : elles portent le nom de pinéalocyte. Nous reparlerons de cette glande dans le chapitre sur la régulation des rythmes circadiens. Pour le moment, bornons-nus à dire qu'elle a la taille d'un grain de riz et est localisée entre les deux morceaux du thalamus. Elle est donc localisée assez loin de l'hypothalamus, bien que ces deux structures soient en connexion directe, par un faisceau hypothalamico-pinéal.

Les organes circumventriculaires[modifier | modifier le wikicode]

L'hypothalamus, l'hypophyse et la glande pinéale sont des glandes, à savoir des organes sécréteurs. Or, toute glande, neuroendocrines ou non, doit adapter sa sécrétion aux besoins de l'organisme. Pour cela, elles ont besoin de signaux qui leur permettent de déterminer les besoins hormonaux. Par exemple, elles peuvent mesurer la quantité de sodium dans le sang, afin de savoir s'il faut secréter l'hormone antidiurétique ou non. De même, le niveau de certaines hormones doit avoir une concertation sanguine bien précise, comprise dans un intervalle assez étroit. Les glandes sécrétrices doivent donc disposer en permanence de la concentration de l'hormone qu’elles secrètent pour savoir si elles doivent en relâcher dans le sang ou non.

Pour résumer, les glandes doivent capter divers signaux sensoriels et agir en conséquence. Pour cela, les glandes sont couplées à des capteurs sensoriels qui captent certains signaux nerveux ou hormonaux. Dans la plupart des cas, la glande s'occupe elle-même de cette mesure : elle possède des récepteurs sensoriels à la surface de ses neurones. Mais dans d'autres cas, la mesure est prise en charge par des capteurs spécialisés, séparés de la glande, qui doivent lui transmettre leurs mesures. Dans tous les cas, surveiller la composition chimique du sang est assez compliqué pour les structures nerveuses endocrines, protégées qu'elles sont par la barrière hémato-encéphalique. Pour résoudre ce problème, certaines aires cérébrales sont placées en dehors de la barrière hématoencéphalique et sont au contact direct du sang. Ces structures sont regroupées, avec certaines glandes endocrines sous le nom d'organes circumventriculaires.

Ces organes sont simplement des structures cérébrales au contact direct du sang, peu importe qu'elles soient sécrétoires ou sensorielles. Par exemple, l'hypophyse et la glande pinéale font partie des organes circumventriculaires, au même titre que la portion médiane de l'hypothalamus et qu'une structure proche du troisième ventricule appelée l'organe subcommisural. Les quatre structures précitées sont les seuls organes circumventriculaires sécréteurs. Les structures sensorielles sont moins nombreuses, au nombre de trois : l'area postrema, l'organe vasculaire de la lamine terminale, et l'organe subformical. Nous aurons peut-être l'occasion de voir ces trois structures dans les chapitres suivants, qui porteront sur la régulation cardiaque, la régulation osmotique ou d'autres fonctions. Pour le moment, nous allons juste dire que la fonction de ces trois structures est encore mal connue. En voici une description succincte :

  • L'area postrema est impliquée dans le réflexe de vomissement. Elle analyse la quantité de toxines dans le sang, pour faire vomir si celle-ci devient trop importante. Elle communique avec le centre moteur du vomissement, situé à l'intérieur de la barrière hémato-encéphalique.
  • L'organe vasculaire de la lamine terminale est impliqué dans la perception de cytokines (des hormones immunitaires produites par les globules blancs). Il est impliqué dans la génération de la fièvre, en réaction à une infection ou une inflammation. Elle aurait aussi d'autres fonctions, encore liées à l'influence des cytokines sur le cerveau, mais rien de bien certain.

Les fonctions du système nerveux endocrine[modifier | modifier le wikicode]

Après avoir vu l'anatomie de l'hypothalamus et de l'hypophyse il est maintenant temps de voir à quoi ces deux structures servent. Nous allons nous concentrer sur ces deux structures, car la majeure partie des hormones est libérée par l'hypophyse, la glande pinéale n'ayant qu'un rôle mineur. Pour résumer rapidement, cette dernière sécrète une hormone appelée mélatonine, qui joue un rôle primordial dans les rythmes circadiens (l’alternance jour-nuit) et le sommeil. Mais tout cela, nous allons le voir dans deux chapitres distincts : le premier parlera des rythmes circadiens, tandis que l'autre se focalisera plus sur le sommeil au sens large. Dans ce qui va suivre, nous allons surtout étudier le fonctionnement de l'hypophyse et sa commande par l'hypothalamus. Et nous pouvons d'or et déjà dire que l'hypothalamus a deux fonctions principales : un rôle de commande du système nerveux autonome, et un rôle hormonal.

En premier lieu, le complexe hypothalamo-hypophysaire peut être vu comme un centre de commande de nombreuses fonctions végétatives, dont celles du système nerveux autonome. Il est composé d'un grand nombre de noyaux qui ont chacun une fonction spécifique. Nous n'allons pas faire la liste de ces noyaux (ce qui serait trop long), mais simplement indiquer que la plupart servent à maintenir des paramètres vitaux, comme la pression sanguine, le rythme cardiaque, la sensation de faim, ou de soif, la transpiration, la température corporelle, etc. Mais certains noyaux ont des fonctions plus étonnantes. Par exemple, nous verrons dans les prochains chapitres les noyaux suprachiasmatique et préoptiques, chargés respectivement des rythmes circadiens et de l'homéostasie du sommeil. On pourrait aussi citer le noyau des corps mamillaires, impliqué dans la mémoire.

Mais l'hypothalamus n'a pas qu'une fonction végétative : il a aussi une fonction hormonale (endocrine). Le complexe hypothalamo-hypophysaire produit en effet un grand nombre d'hormones essentielles pour le fonctionnement harmonieux du corps. Dans les grandes lignes, l'hypothalamus et l'hypophyse libèrent des hormones dans le sang, qui vont agir à distance sur d'autres organes. Évidemment, chaque hormone va avoir des effets spécifiques et agir sur des organes bien précis, avoir une fonction déterminée. L'hypophyse est une glande qui produit des hormones, comme l'ocytocine et la vasopressine, ou encore l'hormone de croissance. Mais c'est aussi un centre de commande qui contrôle d'autres glandes par voie hormonale. Elle influence notamment les glandes surrénales, l'hypophyse et la glande pinéale. Ces dernières libèrent des hormones dans la circulation sanguine quand l'hypothalamus l'ordonne. Par exemple, la thyroïde ou les glandes surrénales sont activées et stimulées par des hormones hypophysaires. Dans certains cas, les hormones hypophysaires peuvent eux-mêmes entrainer la libération d'autres hormones, qui elles-mêmes entrainent la libération d'autres hormones et ainsi de suite. On obtient alors toute une série de réactions hormonales en cascade, qui forment une voie hormonale. Ces cascades de réactions hormonales, qui commencent dans l'hypothalamus, sont appelées des voies neuroendocrines, ou encore axes hypothalamico-hypophysaires. Elles décrivent les diverses interactions entre organes, hormones et cerveau. Dans cette section, nous allons voir les principales voies neuroendocrines.

Dans le cas général, les cascades de réactions hormonales forment des boucles, à savoir que les hormones finales agissent sur l'hypothalamus et l'hypophyse. Cela permet au complexe hypothalamo-hypophysaire de libérer juste ce qu'il faut d'hormones pour obtenir l'effet désiré. Toute hormone va inhiber directement ou indirectement sa propre production par l'hypophyse/hypothalamus. Un excès de l'hormone dans le sang signale à l'hypophyse qu'il faut arrêter d'en produire, tandis qu'un manque signale qu'il faut en produire plus. Les teneurs en hormones sont ainsi maintenues à des niveaux acceptables, conformes à ce qui est demandé par l'organisme. Ce mécanisme est appelé une rétro-inhibition, ou encore une rétroaction négative.

La production de vasopressine[modifier | modifier le wikicode]

La vasopressine : production par l'hypophyse et effets sur le corps.

Avant de voir des voies neuroendocrines complexes, avec beaucoup de réactions en chaine, nous allons aborder des voies bien plus courtes et plus simples. Dans de telles voies, l'hypophyse produit d'elle même l'hormone finale et l'émet dans le sang. Cela correspond à l'émission de vasopressine, d'ocytocine et d'hormone de croissance. Vous remarquerez que les hormones produites par la neurohypophyse sont dans ce cas là, aux côtés de quelques hormones adénohypophysaires. Pour commencer, nous allons voir le cas de la vasopressine, une hormone impliquée dans l'équilibre hydrique du corps.

La vasopressine a deux fonctions principales qui impactent directement la pression sanguine, d'où son nom de vaso(vaisseau)-pressine(pression). Premièrement, la vasopressine agit sur les reins, où elle stimule la réabsorption de l'eau dans les urines. Cet effet permet d'économiser l'eau corporelle quand elle manque, de réguler sa teneur en ions, etc. Son action réduit naturellement le volume des urines, sans compter qu'elle rend l'urine plus concentrée. Deuxièmement, elle a un effet vasoconstricteur sur les artérioles, ce qui régule la pression sanguine. Elle aurait d'autres fonctions plus complexes, et de nombreuses fonctions neurologiques sont supposées, mais rien de probant à l'heure actuelle.

La vasopressine est produite par l'hypothalamus et sécrétée par la neurohypophyse. Sa production et sa sécrétion sont induites par divers stimulus. Dans les grandes lignes, tout ce qui augmente l'osmolarité du sang stimule sa production. C'est ainsi qu'elle est produite en cas de déshydratation (légère ou non), ou quand les ressources en eau viennent à manquer. Elle est aussi produite pour réguler la tension artérielle. Par exemple, un volume artériel réduit, ou une pression sanguine trop faible, stimulent sa production.

La production de l'hormone de croissance[modifier | modifier le wikicode]

Régulation cérébrale de la croissance.

Après avoir vu la vasopressine, nous allons aborder le cas d'une hormone adénohypophysaire : la fameuse hormone de croissance, responsable de la croissance lors de l'enfance et de l'adolescence. L'hormone de croissance a de nombreux effets sur les cellules du corps, toutes les cellules étant sensibles à cette hormone. L'effet principal est une croissance des muscles et des tissus adipeux. Outre cet effet sur la croissance, l'hormone de croissance stimule la division cellulaire, que ce soit dans la peau, l'intestin, ou ailleurs. De plus, elle augmente la consommation de sucre dans le foie, de protéines dans les muscles et de graisses par les tissus adipeux. L'ensemble de ces effets agit de manière synergique pour donner l'effet le plus visible de l'hormone de croissance : comme son nom l'indique, l'hormone de croissance fait grandir. Des désordres de la sécrétion d'hormone de croissance entrainent soit un nanisme, soit une augmentation pathologique de la taille.

L'hormone de croissance a un effet direct sur la croissance des muscles, mais son effet sur la croissance des os est indirect. Pour agir sur la croissance osseuse, l'hormone de croissance doit, au niveau du foie, être transformée en IGF-1 et IGF-2, deux hormones à l'effet similaire à celui de l'hormone de croissance. Leur effet principal est qu'elle stimule la croissance des os, mais n'ont pas d'effet sur la croissance des muscles. L'IGF 1 et 2 ont une demi-vie largement supérieure à celle de l'hormone de croissance. Là où l'hormone de croissance dure quelques minutes avant de disparaitre, les IGF demeurent dans le sang durant plusieurs heures, voire plusieurs jours dans le sang. Le tout est résume sur le schéma ci-contre.

Il faut noter que l'hormone de croissance inhibe sa propre production, ce qui permet de limiter sa sécrétion au strict minimum. La sécrétion d'hormone de croissance suit un rythme de 24 heures, relativement stable chez tous les individus. Dans les grandes lignes, la production d'hormone de croissance est maximale durant la nuit et en fin de journée. La majorité de la sécrétion a lieu durant la nuit, de préférence dans les stades de sommeil lent profond. De même, cette hormone est surtout sécrétée dans les premières décennies de vie, la production étant maximale durant l'enfance, diminue légèrement à l'adolescence, et se réduit de plus en plus avec l'âge. Ce qui est cohérent avec la croissance au fil des âges. Rappelons cependant que l'hormone de croissance ne fait pas que faire grandir, et stimule la division cellulaire tout au long de la vie.

Le contrôle neuroendocrine de la thyroïde[modifier | modifier le wikicode]

Axe hypothalamico-hypophyso-thyroïdien

Après avoir vu les voies neuroendocrines directes, où l'hyoophyse sécréte l'hormone finale, nous allons voir les voies neuroendocrines avec des réactions en chaine. Dans celles-ci l'hormone finale est produite par une glande en-dehors du système nerveux, et l'hypophyse ne fait que commander cette glande. Le cas le plus simple est celui de la voie hypophysaire-thyroidienne. Le complexe hypothalamico-hypophysaire contrôle la libération/production des hormones thyroïdes. Pour rappel, la thyroïde est une glande, située à la base du cou, dont le rôle est de réguler le métabolisme : les diverses hormones produites par la thyroïde poussent les cellules à consommer de l'énergie, ce qui augmente donc le métabolisme. Pour ce faire, elle produit plusieurs hormones : la triiodothyronine (T3), la thyroxine (T4) et la calcitonine. Un contrôle adéquat de la production de ces hormones est donc absolument nécessaire, tout dysfonctionnement se traduisant par des déficits divers, potentiellement graves.

La libération des hormones thyroïdiennes est sous l'influence de l'hypothalamus, qui agit par l'intermédiaire d'une chaine de réaction hormonales. Tout commence dans l'hypothalamus, qui produit de la TRH (thyrotropin releasing hormone en anglais), aussi appelée thyrolibérine, une hormone intermédiaire à destination de l'hypophyse. Sous l'influence de la TRH, l'hypophyse libère de la TSH (Thyroid Stimulating Hormon en anglais, aussi appelée thyréostimuline, dans le sang. Sous l'influence de la TSH, la thyroïde va libérer ses hormones thyroïdiennes. Enfin, rappelons que les hormones sont souvent sources de rétroaction négative. Ici, la thyroïde envoie un signal inhibiteur à l'hypothalamus et l'hypophyse, afin de réguler la production de TRH et de TSH (et donc d'hormones thyroïdiennes).

Le contrôle neuroendocrine des gonades[modifier | modifier le wikicode]

Le contrôle neuroendocrine des gonades.

L'hypophyse agit sur la libération des hormones sexuelles dans le sang, ce qui joue un rôle dans la genèse des caractères sexués lors de la vie fœtale et lors de la puberté. Pour cela, l'hypophyse produit des hormones qui agissent sur les gonades (testicules et ovaires), appelées gonadotrophines. Tous les vertébrés possèdent deux gonadotrophines : l'hormone lutéinisante (HL) et l'hormone folliculo-stimulante (FSH). En plus de ces deux gonadotrophines, les primates et les équidés possèdent une troisième gonadotrophine : la gonadotrophine chorionique humaine (hCG) pour les primates et les humains, et la gonadotrophine chorionique équine pour les équidés. Elles stimulent la production de testostérone et d’œstrogènes par les testicules et les ovaires.

Les deux hormones agissent sur des cibles différentes, mais elles partagent une même fonction : stimuler la production de gamètes (spermatozoïdes et ovules). L'hormone FSH agit sur les cellules de Sertoli, des cellules présentes dans les testicules qui servent dans la fabrication des spermatozoïdes. A l'inverse, l'hormone HL agit sur les cellules de Leydig. Ces dernières sont des cellules présentes chez les hommes et les femmes. Chez les hommes, on les trouve dans les testicules où elles produisent de la testostérone. Ches les femmes, elles sont impliquées dans l'ovulation et la production des œstrogènes. Leur action sur les cellules de Sertoli et de Leydig induit respectivement une production d'inhibine et de testostérone. Notons que la testostérone agit sur l'hypothalamus pour réduire la production de l'hormone HL, alors que l'inhibine inhibe l'action de la FSH. La libération des gonadotrophines est stimulée par la libération d'une hormone par l'hypothalamus : la GnRH (Gonado Tropin Releasing Hormone).

Les voies de réponse au stress[modifier | modifier le wikicode]

Le complexe hypothalamo-hypophysaire est impliqué dans la réaction au stress - au stress biologique, pour être précis, ce qui n'est pas exactement la même chose que le stress psychologique. Le stress, en biologie, correspond à tout ce qui pousse l'organisme à s'adapter, à répondre à des besoins extérieurs. C'est quelque chose qui perturbe l'homéostasie du corps, son équilibre interne, et le pousse à utiliser des mécanismes de compensation pour retourner à l'état antérieur. Cette définition est assez vague et floue, mais elle se formalise par une adaptation à court ou long-terme de certains paramètres biologiques : tension artérielle, immunité, autres. On distingue deux types de stress : un stress aigu de courte durée et un stress plus prolongé dit chronique. La réponse au stress aigu implique le système sympathique, alors que le stress chronique implique aiguautres mécanismes. Pour simplifier, la réaction au stress commence par une réaction d'alarme : le cœur bat plus vite, la respiration accélère, les pupilles se dilatent, la digestion est ralentie et la glycémie augmente. Puis, s'ensuit une phase d'adaptation plus prolongée, la phase de résistance, où le corps résiste au stresseur. Les deux types de stress ne sont pas compensés par les mêmes mécanismes et ils n'ont pas les mêmes conséquences sur le corps. Ces deux phases sont gérées chacune par une voie indépendante : la voie hypothalamico-sympathico-adrénalienne pour la réaction d'alarme, et la voie hypothalamico-hypophyso-adrénalienne pour la réaction de résistance.

Tout stress, physiologique ou psychique, entraine la libération dans le sang d'hormones du stress. Les hormones du stress sont assez nombreuses, mais les deux principales sont l'adrénaline et le cortisol. Pour être un peu plus exhaustif, les hormones du stress sont les glucocorticoïdes et les catécholamines : hormone corticotrope (ACTH), cortisol, adrénaline, ocytocine et vasopressine sont les plus importantes. Elles agissent sur l'ensemble du corps, l'ensemble de leurs actions facilitant l'adaptation à un stresseur extérieur. Le rôle des catécholamines est l'adaptation à court-terme de l'organisme, pour répondre à un stress aigu, soudain et de courte durée. Par exemple, l'adrénaline augmente le rythme cardiaque, accélère la respiration et fait augmenter la pression artérielle. L'effet des glucocorticoïdes est plus durable, plus long-terme, et se manifeste par une régulation du métabolisme et un effet anti-inflammatoire. Par exemple, le cortisol stimule la libération d'énergie par les cellules, sans compter qu'elle a des effets immuno-modulateurs. Les hormones du stress agissent non seulement sur le cœur, les vaisseaux, les muscles, le foie, les reins, mais elles agissent aussi sur le cerveau. Elles agissent principalement sur l'hypothalamus et l'hypophyse, mais aussi sur d'autres aires cérébrales. Elles agissent notamment sur l'amygdale (impliquée dans la régulation des émotions) et l'hippocampe (impliqué dans la mémorisation). Cette action sur les structures limbiques amygdaliennes et hipppocampiques serait impliqué dans la genèse des troubles anxio-dépressifs.

Réponse au stress : structures anatomiques impliquées.

Les hormones du stress sont secrétées par des glandes situées au sommet des reins, les glandes surrénaliennes. Plus précisément, chaque glande surrénale est en fait composée de deux portions : une enveloppe externe appelée le cortex, et un cœur appelé la médulla. Le cortex et la médulla sont deux structures anatomiques distinctes, composées de cellules différentes, qui secrètent des hormones différentes, ce qui fait qu'on considère que ce sont deux glandes séparées : la médullosurrénale pour la médulla et la corticosurrénale pour le cortex. Les médullosurrénales secrètent les catécholamines, alors que les corticosurrénales secrètent les corticoïdes. On devine donc que les premières sont impliquées dans la réaction de courte durée à un stress aigu, alors que les corticosurrénales permettent une adaptation au stress chronique. Précisons que les médullosurrénales dérivent embryologiquement du système nerveux central. De plus, elles sont innervées par le système sympathique d'une manière assez particulière. Là où les autres organes sont innervés par une voie à deux intermédiaires : un neurone cholinergique innerve un ganglion sympathique qui lui-même forme une synapse adrénergique avec l'organe. Ce n'est pas le cas des médullosurrénales, qui sont innervées directement par le neurone cholinergique. Si on ajoute le fait qu'elles secrètent des catécholamines, comme les ganglions sympathiques, on peut les considérer abusivement comme un gros ganglion sympathique ! Les ressemblances sont nombreuses : l'origine embryologique, le fait qu'elles émettent des catécholamines (dans le sang et non dans une synapse)), le fait qu'elles sont innervées par le système sympathique. La seule différence est que les médullosurrénales secrètent les catécholamines dans le sang et non dans une synapse (rappelons que certaines synapses sont de type axono-hormonale, à savoir qu'elles secrètent leurs hormones/neurotransmetteurs dans le sang).

Avec ces informations en tête, il est temps de faire le lien avec les neurosciences, en montrant comment ces structures anatomiques sont impliquées dans la réponse au stress aigu et au stress chronique. Et précisons-le tout de suite, mais stress aigu et chronique font intervenir des voies endocrines différentes, avec des structures anatomiques impliquées différentes. Les voies sympathiques sont fortement impliquées dans la réaction au stress aigu, la phase d'alarme qui fait suite au stresseur. La résistance au stress chronique, la fameuse phase de résistance, fait intervenir les surrénales, mais aussi l'hypophyse, l'hypothalamus et quelques autres aires cérébrales.

  • Pour ce qui est de la réaction d'alarme, l'hypothalamus active le système sympathique et les médullosurrénales ne font pas exception. Leur stimulation par les voies sympathiques afférentes entraine la libération de catécholamines dans le sang, ce qui permet au corps de s'adapter. Les catécholamines stimulent le rythme cardiaque, accélèrent la respiration et font augmenter la pression artérielle. Le corps est alors préparé au combat ou à la fuite. Cette voie est la voie hypothalamico-sympathico-adrénalienne. Ce nom résume bien le fonctionnement de cette voie : l'hypothalamus stimule le système sympathique, qui lui-même stimule les glandes surrénales (méddulosurrénale).
  • La sécrétion des hormones du stress chronique se fait sur commande de l'hypophyse. L'hypophyse commande les surrénales par un intermédiaire hormonal libéré dans le sang et capté par les surrénales : l'hormone adrénocorticoide, ou ACTH. Tout commence dans l'hypothalamus, qui libère une "hormone" à destination de l'hypophyse : la corticolibérine, aussi appelée le facteur de libération de l'ACTH, ou CRH. Le CRH, une fois arrivé dans l'hypophyse, stimule la libération d'ACTH dans le sang. L'ACTH arrive alors dans les surrénales, qui réagissent en libérant des hormones du stress. Les hormones du stress agissent alors dans le corps et permettent à l'organisme de s'adapter. L'ensemble des réactions précédente s'appelle la voie hypothalamico-hypophyso-adrénalienne, ce nom trahissant son fonctionnement : l'hypothalamus stimule l'hypophyse, qui stimule les corticosurrénales.

Précisons que les hormones du stress exercent une rétroaction négative sur leur propre libération, ce qui veut dire qu'elles inhibent leur propre production. Quand le niveau de ces hormones augmente trop, la production d'ACTH et de CRH par le complexe hypothalamico-hypophysaire est inhibée, ce qui réduit finalement la production d'hormone du stress. Cette inhibition permet d'éviter des surdoses d'hormones du stress et permet de stabiliser leur niveau sanguin à des doses adaptées, acceptables. Le tout est résumé dans les schémas ci-dessous.

Illustration de la voie hypothalamico-hypophyso-adrénalienne de réaction au stress.
Description plus complète de la voie hypothalamico-hypophyso-adrénalienne de réaction au stress.

On vient de voir qu'il existe deux voies de réponse au stress, qui réagissent par l'activation du système sympathique ou par la libération de CRH et d'ACTH. Mais leur activation ne se fait pas sans contrôle, mais est commandée/régulée par plusieurs structures cérébrales impliquées dans le contrôle des émotions : l'hippocampe (impliqué dans la mémoire) et l'amygdale (le centre des émotions et de la peur). Elles innervent le complexe hypothalamico-hypophysaire et commandent l'activation de chaque voie. Notons que l'hippocampe et sur l'amygdale cérébrale sont sensibles aux hormones du stress, ce qui explique les effets du stress sur le mental. Par exemple, l'administration de cortisol et de molécules dérivées (cortisone) peu avoir des effets secondaires neuropsychiatriques marqués, comme une dépression ou au contraire des états maniaques, voire une psychose. Ces symptômes seraient causés par l'action des corticostéroïdes sur l'hippocampe, l'amygdale et le cortex, bien que l'on n'en sache pas beaucoup plus. De manière générale, l'effet des hormones du stress sur ces structures est peu étudié, mais on pense qu'il aurait un lien avec la dépression et l'anxiété.

Il faut noter que le CRH a un effet qui dépasse de loin son implication dans la voie hypothalamico-hypophyso-adrénalienne. Ce qui pousse les scientifiques à penser cela est la répartition des récepteurs du CRH, qui n'est pas limitée à l'hypophyse. Par exemple, on retrouve des récepteurs à la CRH dans de nombreux tissus, ce qui laisse à penser que le CRH est une hormone digne de ce nom, et pas une simple hormone intermédiaire. Elle aurait un effet sur les gonades (testicules et ovaires), sur la peau, sur le cœur, les glandes surrénales, et peut-être d'autres organes. De plus, le CRH n'aurait pas qu'un effet hormonal, mais serait aussi un neurotransmetteur. Le fait est qu'on trouve des récepteurs à la CRH dans de nombreuses aires cérébrales, dont le cortex, l'hippocampe, l'amygdale, etc. Fait important, il existe plusieurs types de récepteurs au CRH, qui ont une répartition différente dans le cerveau. Cependant, précisons que ces récepteurs sont sensibles à d'autres neuropeptides que la CRH. En tout, il existe quatre neuropeptides qui agissent sur ces récepteurs, l'urocortine, la stresscopine et le stresscopin-related peptide, tous appartenant à la classe des CRH-like. Ajoutons à cela que l'affinité de ces molécules dépend du sous-type de récepteur CRH (il en existe deux sous-type), et le tableau devient assez complexe. Les effets centraux de la CRH sont une activation du système nerveux sympathique et une inhibition du système parasympathique. De plus, elle réduit l'activation du système hypothalamico-hypophyso-gonadique vu précédemment. Enfin, elle entraine des effets indépendants, comme une anorexie et de l'anxiété. Pour résumer, ses effets centraux ressemblent à ceux du stress, et on peut le considérer comme un neurotransmetteur du stress proprement dit.

Les troubles de l'hypothalamus et de l'hypophyse[modifier | modifier le wikicode]

Comme vous pouvez vous y attendre, l'hypothalamus et l'hypophyse peuvent dysfonctionner lors de certaines maladies. Ces troubles se traduisent par des dysfonctionnements endocrines qui touchent la plupart des organes.

Les syndromes hypo-thalamico-hypophysaires[modifier | modifier le wikicode]

Concernant l'hypophyse, les médecins distinguent les syndromes neurohypophysaires, nés d'une altération de l'hypophyse, et les syndromes adénohypophysaires qui traduisent un dysfonctionnement de l'antéhypophyse. Les dysfonctionnements de l'hypothalamus sont souvent confondus avec les syndromes hypophysaires : la plupart vont modifier le contrôle qu'à l'hypothalamus sur l'hypophyse, ce qui induit un syndrome hypophysaire. Quoi qu’il en soit, la sur ou sous-production des hormones hypophysaires peuvent se traduire par différents syndromes. L'altération de la neurohypophyse peut théoriquement produire des défauts de production de vasopressine et/ou d’ocytocine. Mais dans les faits, les médecins n'ont pas encore trouvé de syndromes causés par une sur ou sous-production d’ocytocine. Seul des syndromes liés à la vasopressine sont connus, le plus connu étant le diabète insipide central, une forme de diabète très différente du diabète dit sucré. Pour l'adénohypophyse, on peut observer une sous-production générale, appelée pan-hypopituitarisme. Le pan-hypopituitarisme est un syndrome causé par une sous-production de toutes les hormones de l'adénohypophyse. Plus rarement, on peut observer une réduction de la production d'une hormone précise, parfois de deux à trois hormones seulement, etc. On parle alors d'hypopituitarisme, sans précisions supplémentaires.

Les syndromes liés à l'hormone de croissance[modifier | modifier le wikicode]

Visage d'un acromégalique.

L'acromégalie et le gigantisme sont deux maladies avec la même cause : une surproduction d'hormone de croissance. La différence tient à l'âge de survenue de cette surproduction : à l'adolescence ou l'enfance pour le gigantisme, à l'âge adulte pour l'acromégalie. Chez les enfants et adolescents, l'hormone de croissance va stimuler la croissance, ce qui fait que les patients vont grandir dans des proportions anormales. Outre la croissance excessive, on observe aussi un retard de la puberté, qui apparait plus tard que l'âge normal chez les sujets sains. Chez l'adulte, les choses sont cependant différentes : la croissance étant terminée, l'hormone de croissance ne peut plus faire grandir. Inversement, une sous-production d'hormone de croissance entraine un nanisme chez les enfants et adolescents. Précisons que la plupart des cas de nanisme n'ont aucune cause neurologique ou endocrines : la plupart ne sont pas causés par un déficit d'hormone de croissance.

L'acromégalie provient de la surproduction d'hormone de croissance, qui stimule le développement de certains cartilages et issus, qui s'hypertrophient. Dans le détail, la croissance des acromégales touche les mains, les mâchoires, le menton, les pieds, et d'autres tissus. Les mains et pieds grandissent et gonflent, ce qui peut occasionner un changement de pointures de chaussures. Le visage se modifie, donnant un aspect caractéristique qui fait penser aux visages des frères Bogdanov. Le crâne s'allonge au point de parfois donner un aspect simiesque, les arcades sourcilières s'hypertrophient, le nez s'épaissit, les lèvres grossissent, le menton se développe, la mâchoire augmente, etc. Le reste du squelette va aussi se développer, comme peuvent le montrer le développement des côtes, ou les autres os visibles à l'oeil nu. Outre les critères morphologiques, on observe aussi des dysfonctionnements internes. Par exemple, le malade a des problèmes sexuels, comme une perte de la libido et une impuissance. Les règles sont parfois réduites et/ou abolies chez les femmes. La glande thyroïde est parfois hypertrophiée.

Les syndromes liés à la vasopressine[modifier | modifier le wikicode]

Le diabète insipide est une maladie qui se traduit par les symptômes du diabète, alors que la glycémie n'est pas altérée. En clair, le patient manifeste une soif intense (polydipsie), une augmentation du volume des urines (polyurie) et parfois une faim augmentée. Ce syndrome est formellement ce qu'on appelle le diabète, l'augmentation de la glycémie n'étant observée que dans les formes de diabète dit sucré. Le diabète insipide diffère du diabète sucré par le fait que la glycémie n'est pas toujours augmentée, le fait que les urines ne sont pas sucrées et par le fait que les urines ne se réduisent pas quand on réduit l'apport en eau. L'augmentation des urines est généralement très importante dans le cadre d'un diabète insipide, pouvant aller jusqu'à 4 à 5 litres par jour. Le diabète insipide peut avoir diverses causes, comme un dysfonctionnement du rein ou un problème au niveau de la neurohypophyse. Dans tous les cas, il provient d'une altération de la production ou de la sensibilité à la vasopressine. Si on omet les causes rénales, il provient généralement d'une sous-production de vasopressine au niveau de l'hypothalamus et/ou de la neurohypophyse. Plus rarement, elle provient du dysfonctionnement d'un noyau hypothalamique qui contrôle la sensation de soif. La cause de cette sous-production est variable : tumeur hypophysaire/hypothalamique, lésion hypothalamique, conséquence d'une encéphalite, etc. Parfois, aucune cause certaine n'est retrouvée, et le diabète insipide est dit idiopathique.

Les syndromes liés aux hormones cortico-surrénales[modifier | modifier le wikicode]

Une sur ou sous-production d'ACTH peut causer deux syndromes distincts : le syndrome de Cushing et la maladie l'Addison. La première est causée par une surproduction de cortisol, tandis que la maladie d'Addison est causée par une sous-production de celui-ci. Ces deux syndromes peuvent être causés aussi bien par des problèmes à l'hypophyse que par des dysfonctionnements des surrénales. Si un syndrome de Cushing est d'origine hypophysaire ou hypothalamique, on parle précisément de maladie de Cushing.

Les tumeurs hypophysaires et hypothalamiques[modifier | modifier le wikicode]

Hypophyse et hypothalamus peuvent être atteints par des tumeurs. Vu que l'hypophyse est une glande, les tumeurs bénignes de celles-ci sont appelées des adénomes (tumeurs bénignes des glandes). Celles-ci sont parfois asymptomatiques, mais elles entrainent souvent l'apparition de syndromes endocrines parfois sévères : les syndromes précédents ou une combinaison de ceux-ci. Certaines tumeurs vont par exemple entrainer une surproduction de prolactine uniquement : ce sont des prolactinomes. Ceux-ci sont de loin les tumeurs les plus courantes pour l'hypophyse.

Mais les tumeurs hypophysaires ne vont pas se traduire que par des syndromes endocrines, mais aussi par d'autres symtômes. Vu que l'hypothalamus et l'hypophyse sont proches du chiasma optique, leurs tumeurs vont compresser celui-ci : on observe alors une hémianopsie (perte de la moitié du champ visuel) et d'autres troubles visuels (vision floue, double). Plus rarement, la tumeur est tellement grosse qu'elle entraine une compression cérébrale, avec hypertension intracrânienne et indices de souffrance cérébrale (ralentissement intellectuel, troubles de mémoire et/ou de l'attention, ...). Mais quand cela arrive, la tumeur s'est généralement manifestée par des symptômes endocrines et/ou neurologiques divers.

Effets anatomiques d'une tumeur hypophysaire.