cours le système endocrinien

1.   LES STRUCTURES

1.1. Les glandes endocrines 

1.1.1. Définition
1.1.2. Localisation
1.1.3. Caractéristiques structurales
1.1.4. Sécrétion d’hormone dépendante d’une stimulation 

1.2.  Méthode d'Étude: application au pancréas endocrine

1.2.1. Étude anatomique et histologique
1.2.2. Étude expérimentale du fonctionnement du pancréas endocrine
1.2.3. Définition d’une hormone
1.2.4. Les hormones pancréatiques 

2.  MODE D’ACTION DES HORMONES

       2.1. Classification chimique 
 
       2.2. Classification fonctionnelle : action sur cellule cible

       2.2.1. Les hormones à récepteur intracellulaire
       2.2.2. Les hormones à récepteur membranaire  

3.  Intégration DU MESSAGE HORMONAL : Rôle DU COMPLEXE HYPOTHALAMO-HYPOPHYSAIRE

       3.1.  Présentation anatomique du système hypothalamo-hypophysaire 
    
       3.2.  Tableaux récapitulatifs (hiérarchie, les différentes hormones)  
    
       3.3.  Notion de boucle de régulation

conclusion : la comparaison des systèmes nerveux et endocrinien

Endocrinologie : (endo : en dedans, krinein : sécrétion, logie : étude de) est la science qui s’intéresse à la structure et aux fonctions des glandes endocrines ainsi qu’au diagnostic et au traitement des troubles du système endocrinien.   

1.    LES STRUCTURES 

1.1.  Les glandes endocrines

1.1.1. Définition 

PROGRAMME/ Définir une glande endocrine

glandes endocrines = glandes qui déverse ses produits de sécrétion dans le sang (sécrétion interne). 
Voir fig 1 : sécrétion et trajet et dispersion d’une hormone dans la circulation sanguine dans schéma faire replacer milieu intracellulaire et milieu extracellulaire (= milieu intérieur = lymphe + plasma + espace interstitiel) + mot capillaire sanguin + exocytose Voir fig 3  

Plus précisément : Les glandes endocrines (Cellule ou groupe de cellule) suite à une stimulation, sécrètent par exocytose leurs produits (les hormones) dans l’espace interstitiel ( milieu extracellulaire = milieu intérieur) qui entoure les cellules sécrétrices (et non dans des canaux). Les sécrétions diffusent ensuite dans des capillaires sanguins et sont transportées par le sang. Ces hormones contrôlent l’activité des cellules et des tissus, habituellement situé à distance de leur lieu de sécrétion. Hormone = message. 

Mots clés : stimulation / sécrètent par exocytose/ hormones/ l’espace interstitiel/ diffusent/capillaires sang/ transportées par le sang/ distance/ message   

1.1.2. Localisation 

PROGRAMME/Situer, sur un schéma d'ensemble de l'organisme, les principales glandes endocrines

Les glandes endocrines forment le système endocrinien et sont disséminées dans tout l’organisme. On retrouve :
-  les glandes strictement endocrines : l’hypophyse, le thyroïde, les parathyroïdes, les surrénales et le thymus.
- quelques organes qui renferment également du tissu endocrinien, mais ne sont pas des glandes exclusivement endocrines : le pancréas, les ovaires, les testicules, hypothalamus.
- autres tissus et organes qui sécrètent des hormones : les reins (surrénales), l’estomac, le foie, l’intestin grêle, la peau, le cœur et le placenta.

Voir fig 2 : les principales glandes endocrines et les organes contenant du tissu endocrinien

1.1.3. Caractéristiques structurales 

  Ø Caractéristiques des glandes endocrines

1.1.4. Sécrétion d’hormone dépendante d’une stimulation 

Voir fig.4: les trois modes de stimulation directe d’une cellule endocrine :
-par une neurone
-par un paramètre sanguin (ion, molécule)
-par une hormone   

1.2. Méthode d’étude : application au pancréas endocrine 

- Comme on le préconise dans les compétences attendues, c'est la méthode expérimentale qui permet de définir la notion d'hormone. Les questions à l'examen peuvent donc être de deux types :
· ou bien on donnera une question de cours sur le pancréas et le candidat pourra alors exposer les arguments expérimentaux développés par le professeur
· ou bien l'exercice proposé décrira des expériences de même type mais conduites sur d'autres glandes endocrines et le candidat devra conduire une réflexion critique lui permettant de déduire le rôle endocrine de la glande étudiée. Dans ce dernier cas, aucune description histologique ou physiologique précise de la glande en question ne pourra lui être demandée.

A partir de l'exemple du pancréas endocrine: - donner les principales caractéristiques structurales et fonctionnelles d'une glande endocrine

CP : - L'étude détaillée du message hormonal porte seulement sur le pancréas endocrine. Cela suppose une étude anatomique et histologique succinctes du pancréas. Il est évident qu'on ne peut décrire cette structure histologique sans représenter, outre les îlots de Langerhans, les acini exocrines. On étudiera ensuite les effets de l'insuline et du glucagon.   

1.2.1. Étude anatomique et histologique 

Le pancréas est un organe isolé, situé sous l’estomac. Ils est relié au duodénum par deux canaux excréteurs : le canal pancréatique principal et le canal cholédoque qui se rejoignent juste avant le duodénum.
Le sang arrive au pancréas par l’artère pancréatique (qui provient de l’aorte) et en repart par la veine porte hépatique : une partie du sang arrivant au foie provient donc du pancréas. 

ðUne organisation en acini (grec : akinos = grains de raisin) = groupement de cellules entourant un cul de sac qui se prolonge par un canal excréteur qui conduit le suc pancréatique. C’est une glande exocrine
ðdes amas cellulaires dépourvues de canaux excréteurs et richement vascularisés = îlots de Langerhans (2 types de cellules : cellules a (insuline) et cellules b (glucagon) ) c’est une glande endocrine   

1.2.2. Étude expérimentale du fonctionnement du pancréas (ENDOCRINE)

objectif : déduire des méthodes d'études ( signes cliniques, ablation, greffe, injection d'extraits ) la notion d'hormone 

ðExpériences de suppression de fonction
- ablation totales de l'organe à étudier : On enlève chirurgicalement l'organe à étudier et on observe les signes cliniques consécutifs à cette ablation.

ðExpériences de restitution de fonction
- Greffe de l'organe: L'organe est greffé à un endroit différent (greffe ectopique) de sa localisation d'origine avec pour seul lien avec l’organisme la vascularisation
- Injection d'extraits pancreatique: On réalise l'ablation de l'organe, on broie un fragment de l'organe, on le purifie et on injecte l’extrait obtenu par voie intraveineuse.

VOIR DOCUMENT WORD 1-2-2- Etude expérimentale du fonctionnement du pancréas (ENDOCRINE)

      1.2.3. Définition d’une hormone

les hormones sont des Molécules chimiques informatives, sécrétée par des cellules endocrines dans le sang suite a une stimulation. Elles sont transportées par le sang et sont capables d’agir à distance et de modifier l'activité de cellules cibles specifiques . 

     1.2.4. Les hormones pancréatiques

glucagon insuline graphe et analyse selon concentration en glucose dans le sang 

les îlots de Langerhans (tissu endocrine du pancréas) d’un pancréas sont isolés et placés dans un milieu d’incubation (en dehors de l’organisme « in vitro ») dont on fait varier la concentration en glucose (seul paramètre qui change, varie). Les deux hormones pancréatiques : insuline et glucagon sont régulièrement dosées dans ce milieu (dosage du taux d’hormone sécrété par les cellules endocrines dans le milieu). Les résultats des dosages sont donnés par les courbes ci-contre. Quelles conclusions peut-on tirer de ces résultats expérimentaux ? Attention : pas dans organisme 

1- on constate que la sécrétion des deux hormones varie en fonction de la concentration en glucose dans le milieu.
Donc à quoi correspond la [glucose] pour les cellules endocrines du pancréas ?  STIMULUS METABOLIQUE ( paramètre métabolique ) 

2- la sécrétion de glucagon 
ðAnalyse : elle diminue lorsque la concentration en glucose augmente (donc arrêt du stimulus ([glc]faible))
ðInterprétation :il s’agit d’une hormone hyperglycémiante, elle est sécrétée lorsque la concentration en glucose est faible.
ðBilan : le rôle du glucagon est augmenter la concentration en glucose lorsqu’elle est inférieure à la normale 

3-la sécrétion de l’insuline 
ðAnalyse : augmente lorsque la concentration en glucose augmente (donc arrêt du stimulus ([glc]élevée))
ðInterprétation : il s’agit d’une hormone hypoglycémiante, elle est sécrétée lorsque la concentration en glucose est élevée.
ðBilan : le rôle de l’insuline est de diminuer la concentration en glucose lorsqu’elle est supérieure à la normale. 

4-Taux de sécrétion à glycémie normale
valeur de la glycémie normale ? 1g/L
détermination du taux de sécrétion de glucagon et d’insuline pour une glycémie normale ? 
-glucagon taux de sécrétion = 12 ng / 20 minutes
-insuline taux de sécrétion = 400 ng / 20 minutes 

bilan:
-à glycémie normale de 1g/L le taux de sécrétion des H n’est pas nul. On a toujours une sécrétion de base pour avoir une réaction quasi immédiate dés que le taux de glc (stimulus) s’éloignent de la normale. L’objectif étant de maintenir un taux constant

maintenant pouvez vous me dire pourquoi lors de l’ablation du pancréas il y a une hyperglycémie ?pourquoi a-t-on conclu précédemment que le pancréas avait une activité hypoglycémiante ? l’insuline est sécrétée en quantité beaucoup plus importante que le glucagon. Comme elle a une activité hypoglycémiante, le pancréas va avoir une activité majoritairement hypoglycémiante. D’ou une forte hyperglycémie en cas d’ablation car on enlève le frein exercé sur la régulation de la glycémie.

Remarque : attention aux échelles    

 2. MODE D’ACTION DES HORMONES 

Où sont sécrétées les hormones ?sang, Hypothèse sur le mode d’action des H.  :le sang circule dans tout l’organisme donc les hormones doivent pouvoir agir sur tout l’organisme ? vrai/faux

ÄExpérience N°1:Ablation pancréas d'un rat (qui sécrète quoi ?du glucagon), puis injection de glucagon radioactif à ce rat. après un  temps d’attente suffisant, on observe que de la radioactivité apparaît  au niveau membranaire des cellules hépatique uniquement
quelles informations nous apporte cette expérience ?

Interprétation :
-le glucagon : - n’agit pas sur tout l’organisme.
                        - agit uniquement sur les cellules hépatiques = cellules cibles
                        - action au niveau de la membrane

Réponse à l’hypothèse de départ : même si les hormones sont libérées dans le sang et sont donc en contact avec tout l’organisme, elles n’agissent que sur certains organes = organes cibles qui présentent des récepteurs spécifiques.

ÄExpérience N°2: on prélève des cellules cibles de la testostérone et on les incube dans un bain de testostérone radioactive. Après un temps suffisant on observe que de la radioactivité apparaît  au niveau intracellulaire des cellules cibles (cellules impliqués dans le développement et maintien de la fonction mâle et des caractères secondaires du comportement
quelles informations supplémentaires nous apporte cette expérience ?la testostérone agit au niveau intracellulaire des cellules cibles 

visiblement, toutes les hormones n’agissent pas de la même façon. On peut avoir une action au niveau intracellulaire ou membranaire. A quoi peut-être attribuer ces propriétés  ?
quel est l’obstacle à franchir pour avoir une action intracellulaire ? la membrane cytoplasmique (nature phospholipidique)
hypothèse : les hormones qui parviennent à traverser la barrière phospholipidique sont certainement de nature lipophile et celle agissant sur la membrane lipophobe. 

Transition : A partir de ces constations, les hormones pues être classées en fonction de leur nature chimique et en fonction de leur mécanisme d’action   

2.1. Classification chimique des hormones

VOIR DOCUMENT WORD voir tableau   classification des hormones

ðLes hormones peptidiques : Elles sont donc de nature protidique, et sont donc hydrosolubles dans le plasma, elles sont donc à l’état libre dans le sang (FSH, LH, TSH, Insuline, EPO).

ðLes hormones stéroïdes : Elles sont de nature lipidique (synthétisées à partir du cholestérol) et sont lipophiles, elles doivent donc pour circuler dans le sang être transportées à des protéines plasmatiques. (Oestrogènes, progestérone, testostérone).

ðLes hormones monoaminées : Elles sont également de nature protidique mais elles sont plus ou moins polaire ce qui fait qu’elles sont plus ou moins soluble dans l’eau donc le plasma
-         l’adrénaline et la noradrénaline sont appelées les catécholamines, elles sont solubles dans l’eau car riche en groupement hydroxyl (OH) donc polaire
-          les hormones thyroïdiennes (T3 et T4) sont apolaires donc insolubles dans l’eau car présence de cycle apolaire et quasi absence d’OH    

2.2. Classification fonctionnelle des hormones : mode d’action

2.2.1. Les hormones  à récepteur intracellulaire = H. pénétrant dans le cytoplasme 

annotation schéma

j traversée de la membrane phospholipidique de la cellule cible par les hormone liposoluble (H. thyroïdienne et H. stéroïdes)

k formation d’un complexe hormone-récepteur cytosolique (ou nucléaire) spécifique

l migration du complexe dans le noyau et interaction avec l’ADN : active l’expression des gènes codant pour la synthèse d’une protéine (souvent une enzyme) (modification de l’activité biologique)

m transcription de l’ADN en ARN m

n passage de l’ARN m dans le cytoplasme de la cellule

o - p traduction de l’ARNm par les ribosomes en protéine

ˆ réponse cellulaire de la cellule : cette activité biologique constitue la réponse de la cible à l’hormone  

2.2.2. Les hormones  à récepteur membranaire = H. ne pénétrant pas dans le cytoplasme 

annotation schéma

j fixation de l’hormone hydrophile (peptidiques et catécholamines) = premier messager au récepteur membranaire (ne peut pas passer le barrière de phospholipides)

k la formation du complexe H-R entraîne une cascade de réactions intracellulaires à commencer par l’activation de la protéine G membranaire

l la protéine G activée active l’adénylcyclase (enzyme)

m l’adénylcyclase assure la formation (fabrication)d’un second messager (adénosine monophosphate cyclique = AMPc) à partir d’une molécule d’ATP

n le second messager induit une réponse de la cellule cible : il s’agit le plus souvent de l’activation d’enzymes inactives (protéines kinases) en enzymes actives.

Rq :les protéines kinases sont capables de moduler par phosphorylation l'activité de nombreuses protéines enzymatiques

† réponse cellulaire :l’activation enzymatique constitue la réponse de la cible à l’hormone

remarque : la quantité de second messager formée reflète la quantité d’hormone fixée sur les récepteur membranaires

Rq : Toutefois à propos de l'étude de l'insuline, on précisera que son mode d'action ne se rattache pas au mécanisme de l'adénylcyclase mais à un autre mécanisme non au programme

VOIR DOCUMENT WORD mode d'action des hormones.doc

3-  Intégration DU MESSAGE HORMONALE : LE COMPLEXE HYPOTHALAMO - HYPOPHYSAIRE  

Commenter sur un schéma fourni les particularités structurales et vasculaires du complexe hypothalamo-hypophysaire. A partir de l'exemple de la régulation de la sécrétion des hormones sexuelles, établir la notion de boucle de régulation

L’étude de cette partie de l’organisme permet de comprendre le lien entre le système nerveux et le système hormonal, elle montre également qu’il existe une hiérarchie entre les hormones et ce qu’est une rétrorégulation.   

3.1. Présentation anatomique de l’axe hypothalamo-hypophysaire    

3.1.1. L’hypothalamus 

Petite région de l'encéphale qui est le principal lieu d'intégration des systèmes nerveux et endocriniens.
Il reçoit des informations, les analyse et met en place une réponse hormonale adaptée.

On trouve dans l'hypothalamus :
-         Un centre de contrôle nerveux sympathique et parasympathique.
-         Le centre régulateur de la faim et de la satiété sensible aux variations de la glycémie.
-         Des récepteurs sensibles à l'osmolarité du sang par l'intermédiaire desquels sont modulés la soif et la diurèse.
-         Des récepteurs thermiques.
-         Des neurones sécrétoires pouvant transmettre des influx nerveux et synthétiser et libérer des hormones.
·          Neurones sécrétoires producteurs d'hormones neurohypophysaires.
·          Neurones sécrétoires producteurs d'hormones de libération (RH ou RF : Releasing (release = libération) Hormon ou Factor) qui vont stimuler une sécrétion hypophysaire ou des hormones d'inhibition (IH ou IF : Inhibiting) qui vont bloquer une sécrétion hypophysaire.
Exemple : La Gn-RH (Gn = gonado) stimule la libération de LH et de FSH qui sont 2 hormones adénohypophysaires agissant sur les gonades    

3.1.2. L’hypophyse 

L’hypophyse, ou glande pituitaire, est une petite glande de la taille d’un pois. Elle est située à la base de l’hypothalamus. Elle est formée de deux lobes : l’antéhypophyse et la post-hypophyse.

-L'adénohypophyse : (= antéhypophyse = lobe antérieur) Adéno = glande.
Partie glandulaire de l'hypophyse (75 % de l'hypophyse). Elle possède des cellules endocrines qui synthétisent et libèrent diverses hormones. 

- La neurohypophyse : (= posthypophyse = lobe postérieur)
elle est formée de fibres nerveuses, il s’agit d’un prolongement de l'hypothalamus où sont stockés et sécrétées 2 hormones fabriquées par l'hypothalamus. L’hypophyse est reliée à l’hypothalamus par une tige mince : tige pituitaire. Ce lobe contient les axones et les terminaisons axonales de neurones (» 5000) dont les corps cellulaires sont dans l'hypothalamus. Les hormones de libération ou d’inhibition sécrétées spécifiquement par les neurones hypothalamiques atteignent l’hypophyse antérieure par les capillaires veineux localisés dans la tige pituitaire du système porte hypothalamo-hypophysaire.( Un système porte est un vaisseau compris entre 2 réseaux de capillaires. Dans le système porte hypophysaire, les neurohormones de l'hypothalamus passent directement vers l'adénohypohyse sans passer par la circulation générale. La quantité de neurohormones hypothalamique nécessaire pour produire un effet sur l'hypophyse est donc très faible.) 

Toutes les hormones hypothalamiques et antéhypophysaires sont protéiques. 

VOIR DOCUMENT WORD tableau récapitulatif glandes et hormones

3.3. Notion de boucle de régulation  

Cet exemple a pour but de montrer la notion de rétrorégulation. Le principe est le suivant : les hormones sont sécrétées par des cellules A. Elles agissent sur des cellules cibles B mais aussi sur les cellules A. Elles exercent en général une action inhibitrice sur les cellules qui les sécrètent, ce qui évite que ces hormones soient sécrétées de façon trop importante dans le sang.