17.3 : L'hypophyse et l'hypothalamus
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Objectifs d'apprentissage
- Expliquer les interrelations entre l'anatomie et les fonctions de l'hypothalamus et des lobes postérieur et antérieur de l'hypophyse
- Identifier les deux hormones libérées par l'hypophyse postérieure, leurs cellules cibles et leurs principales actions
- Identifier les six hormones produites par le lobe antérieur de l'hypophyse, leurs cellules cibles, leurs principales actions et leur régulation par l'hypothalamus
Le complexe hypothalamus—hypophyse peut être considéré comme le « centre de commande » du système endocrinien. Ce complexe sécrète plusieurs hormones qui produisent directement des réponses dans les tissus cibles, ainsi que des hormones qui régulent la synthèse et la sécrétion des hormones des autres glandes. De plus, le complexe hypothalamus—hypophyse coordonne les messages des systèmes endocrinien et nerveux. Dans de nombreux cas, un stimulus reçu par le système nerveux doit traverser le complexe hypothalamus—hypophyse pour être traduit en hormones capables de déclencher une réponse.
L'hypothalamus est une structure du diencéphale du cerveau située en avant et en dessous du thalamus (Figure\(\PageIndex{1}\)). Il possède des fonctions à la fois neurales et endocriniennes, produisant et sécrétant de nombreuses hormones. De plus, l'hypothalamus est anatomiquement et fonctionnellement apparenté à l'hypophyse (ou hypophyse), un organe de la taille d'un haricot suspendu à celle-ci par une tige appelée infundibulum (ou tige hypophysaire). L'hypophyse est enchâssée dans la sellaturcica de l'os sphénoïdal du crâne. Il se compose de deux lobes qui proviennent de parties distinctes du tissu embryonnaire : l'hypophyse postérieure (neurohypophyse) est un tissu neural, tandis que l'hypophyse antérieure (également appelée adénohypophyse) est un tissu glandulaire qui se développe à partir du tube digestif primitif. Les hormones sécrétées par l'hypophyse postérieure et antérieure et la zone intermédiaire entre les lobes sont résumées dans le tableau\(\PageIndex{1}\).
| Lobe hypophysaire | Hormones associées | Classe chimique | Effet |
|---|---|---|---|
| Précédent | Hormone de croissance (GH) | protéine | Favorise la croissance des tissus corporels |
| Précédent | Prolactine (PRL) | Peptide | Favorise la production de lait par les glandes mammaires |
| Précédent | Hormone stimulant la thyroïde (TSH) | Glycoprotéine | Stimule la libération d'hormones thyroïdiennes par |
| Précédent | Hormone adrénocorticotrope (ACTH) | Peptide | Stimule la libération d'hormones par le cortex surrén |
| Précédent | Hormone folliculo-stimulante (FSH) | Glycoprotéine | Stimule la production de gamètes dans les gonades |
| Précédent | Hormone lutéinisante (LH) | Glycoprotéine | stimule la production d'androgènes par les gonades |
| postérieur | Hormone antidiurétique (ADH) | Peptide | Stimule la réabsorption d'eau par les reins |
| postérieur | Oxytocine | Peptide | Stimule les contractions utérines lors de |
| Zone intermédiaire | Hormone stimulant les mélanocytes | Peptide | Stimule la formation de mélanine dans les mélanocytes |
Hypophyse postérieure
L'hypophyse postérieure est en fait une extension des neurones des noyaux paraventriculaires et supraoptiques de l'hypothalamus. Les corps cellulaires de ces régions reposent dans l'hypothalamus, mais leurs axones descendent sous forme de tractus hypothalamo-hypophysaire à l'intérieur de l'infundibulum et se terminent par les terminaisons axonales qui constituent l'hypophyse postérieure (Figure\(\PageIndex{2}\)).
L'hypophyse postérieure ne produit pas d'hormones, mais stocke et sécrète les hormones produites par l'hypothalamus. Les noyaux paraventriculaires produisent l'hormone ocytocine, tandis que les noyaux supraoptiques produisent de l'ADH. Ces hormones se déplacent le long des axones pour atteindre des sites de stockage situés aux terminaisons axonales de l'hypophyse postérieure. En réponse à des signaux provenant des mêmes neurones hypothalamiques, les hormones sont libérées par les terminaisons axonales dans la circulation sanguine.
Oxytocine
Lorsque le développement du fœtus est terminé, l'ocytocine (tocia - = « accouchement »), une hormone dérivée des peptides, stimule les contractions utérines et la dilatation du col de l'utérus. Pendant la majeure partie de la grossesse, les récepteurs de l'hormone ocytocine ne sont pas exprimés à des niveaux élevés dans l'utérus. Vers la fin de la grossesse, la synthèse des récepteurs de l'ocytocine dans l'utérus augmente et les cellules musculaires lisses de l'utérus deviennent plus sensibles à ses effets. L'ocytocine est continuellement libérée tout au long de l'accouchement grâce à un mécanisme de rétroaction positive. Comme indiqué précédemment, l'ocytocine provoque des contractions utérines qui poussent la tête du fœtus vers le col de l'utérus. En réponse, l'étirement cervical stimule la synthèse d'ocytocine supplémentaire par l'hypothalamus et la libération par l'hypophyse. Cela augmente l'intensité et l'efficacité des contractions utérines et provoque une dilatation supplémentaire du col de l'utérus. La boucle de rétroaction se poursuit jusqu'à la naissance.
Bien que les taux élevés d'ocytocine dans le sang de la mère commencent à diminuer immédiatement après la naissance, l'ocytocine continue de jouer un rôle dans la santé maternelle et néonatale. Tout d'abord, l'ocytocine est nécessaire au réflexe d'éjection du lait (communément appelé « relâchement ») chez les femmes qui allaitent. Lorsque le nouveau-né commence à téter, les récepteurs sensoriels situés dans les mamelons transmettent des signaux à l'hypothalamus. En réponse, l'ocytocine est sécrétée et libérée dans la circulation sanguine. En quelques secondes, les cellules des canaux lactifères de la mère se contractent, projetant le lait dans la bouche du nourrisson. Deuxièmement, chez les hommes comme chez les femmes, on pense que l'ocytocine contribue au lien parent—nouveau-né, connu sous le nom d'attachement. On pense également que l'ocytocine est impliquée dans les sentiments d'amour et de proximité, ainsi que dans la réponse sexuelle.
Hormone antidiurétique (ADH)
La concentration de solutés dans le sang, ou osmolarité sanguine, peut changer en réponse à la consommation de certains aliments et liquides, ainsi qu'en réponse à une maladie, à une blessure, à des médicaments ou à d'autres facteurs. L'osmolarité du sang est surveillée en permanence par des osmorécepteurs, des cellules spécialisées de l'hypothalamus qui sont particulièrement sensibles à la concentration d'ions sodium et d'autres solutés.
En réponse à une osmolarité sanguine élevée, qui peut survenir lors de la déshydratation ou après un repas très salé, les osmorécepteurs signalent à l'hypophyse postérieure de libérer de l'hormone antidiurétique (ADH). Les cellules cibles de l'ADH sont situées dans les cellules tubulaires des reins. Son effet est d'augmenter la perméabilité épithéliale à l'eau, permettant ainsi une réabsorption accrue de l'eau. Plus l'eau réabsorbée par le filtrat est importante, plus la quantité d'eau renvoyée dans le sang est importante et moins elle est excrétée dans les urines. Une plus grande concentration d'eau entraîne une diminution de la concentration de solutés. L'ADH est également connue sous le nom de vasopressine car, à de très fortes concentrations, elle provoque une constriction des vaisseaux sanguins, ce qui augmente la pression artérielle en augmentant la résistance périphérique. La libération d'ADH est contrôlée par une boucle de rétroaction négative. À mesure que l'osmolarité du sang diminue, les osmorécepteurs hypothalamiques détectent le changement et provoquent une diminution correspondante de la sécrétion d'ADH. Par conséquent, moins d'eau est réabsorbée par le filtrat urinaire.
Fait intéressant, les médicaments peuvent affecter la sécrétion d'ADH. Par exemple, la consommation d'alcool inhibe la libération d'ADH, ce qui entraîne une augmentation de la production d'urine qui peut éventuellement entraîner une déshydratation et une gueule de bois. Une maladie appelée diabète insipide se caractérise par une sous-production chronique d'ADH qui provoque une déshydratation chronique. Comme peu d'ADH est produit et sécrété, une quantité insuffisante d'eau est réabsorbée par les reins. Bien que les patients aient soif et augmentent leur consommation de liquide, cela ne diminue pas efficacement la concentration de solutés dans leur sang, car les taux d'ADH ne sont pas suffisamment élevés pour déclencher une réabsorption d'eau par les reins. Des déséquilibres électrolytiques peuvent survenir dans les cas graves de diabète insipide.
Hypophyse antérieure
L'hypophyse antérieure provient du tube digestif de l'embryon et migre vers le cerveau au cours du développement du fœtus. Il existe trois régions : la pars distalis est la plus antérieure, la pars intermedia est adjacente à l'hypophyse postérieure et la pars tuberalis est un « tube » mince qui enveloppe l'infundibulum.
Rappelons que l'hypophyse postérieure ne synthétise pas les hormones, mais les stocke simplement. En revanche, l'hypophyse antérieure fabrique des hormones. Cependant, la sécrétion d'hormones par l'hypophyse antérieure est régulée par deux classes d'hormones. Ces hormones, sécrétées par l'hypothalamus, sont les hormones libératrices qui stimulent la sécrétion d'hormones par l'hypophyse antérieure et les hormones inhibitrices qui inhibent la sécrétion.
Les hormones hypothalamiques sont sécrétées par les neurones, mais pénètrent dans l'hypophyse antérieure par les vaisseaux sanguins (Figure\(\PageIndex{3}\)). Dans l'infundibulum se trouve un pont de capillaires qui relie l'hypothalamus à l'hypophyse antérieure. Ce réseau, appelé système portail hypophysaire, permet aux hormones hypothalamiques d'être transportées vers l'hypophyse antérieure sans entrer au préalable dans la circulation systémique. Le système provient de l'artère hypophysaire supérieure, qui se ramifie à partir des artères carotides et transporte le sang vers l'hypothalamus. Les branches de l'artère hypophysaire supérieure forment le système portail hypophysaire (voir Figure\(\PageIndex{3}\)). Les hormones libérant et inhibant l'hypothalamus passent par un plexus capillaire primaire jusqu'aux veines portales, qui les transportent dans l'hypophyse antérieure. Les hormones produites par l'hypophyse antérieure (en réponse à la libération d'hormones) pénètrent dans un plexus capillaire secondaire et, de là, s'écoulent dans la circulation.
L'hypophyse antérieure produit sept hormones. Il s'agit de l'hormone de croissance (GH), de l'hormone thyréostimulante (TSH), de l'hormone adrénocorticotrope (ACTH), de l'hormone folliculo-stimulante (FSH), de l'hormone lutéinisante (LH), de la bêta-endorphine et de la prolactine. Parmi les hormones de l'hypophyse antérieure, la TSH, l'ACTH, la FSH et la LH sont collectivement appelées hormones tropiques (trope- = « tournant ») parce qu'elles activent ou désactivent la fonction d'autres glandes endocrines.
Hormone de croissance
Le système endocrinien régule la croissance du corps humain, la synthèse des protéines et la réplication cellulaire. L'une des principales hormones impliquées dans ce processus est l'hormone de croissance (GH), également appelée somatotropine, une hormone protéique produite et sécrétée par l'hypophyse antérieure. Sa fonction principale est anabolique ; elle favorise la synthèse des protéines et la construction tissulaire par des mécanismes directs et indirects (Figure\(\PageIndex{4}\)). Les taux de GH sont contrôlés par la libération de GHRH et de GHIH (également appelées somatostatine) par l'hypothalamus.
Un effet d'économie de glucose se produit lorsque la GH stimule la lipolyse, ou la dégradation du tissu adipeux, libérant des acides gras dans le sang. En conséquence, de nombreux tissus passent du glucose aux acides gras comme principale source d'énergie, ce qui signifie que moins de glucose est absorbé par la circulation sanguine.
La GH déclenche également l'effet diabétogène dans lequel la GH stimule le foie à décomposer le glycogène en glucose, qui est ensuite déposé dans le sang. Le terme « diabétogène » est dérivé de la similitude des taux élevés de glucose dans le sang observés entre les personnes atteintes de diabète non traité et les personnes présentant un excès de GH. La glycémie augmente en raison d'une combinaison d'effets hypoglycémiants et diabétogènes.
La GH intervient indirectement dans la croissance et la synthèse des protéines en incitant le foie et d'autres tissus à produire un groupe de protéines appelées facteurs de croissance analogues à l'insuline (IGF). Ces protéines stimulent la prolifération cellulaire et inhibent l'apoptose, ou mort cellulaire programmée. Les IGF stimulent les cellules pour augmenter leur absorption des acides aminés du sang pour la synthèse des protéines. Les cellules du muscle squelettique et du cartilage sont particulièrement sensibles à la stimulation par les IGF.
Un dysfonctionnement du contrôle de la croissance par le système endocrinien peut entraîner plusieurs troubles. Par exemple, le gigantisme est un trouble chez les enfants causé par la sécrétion de quantités anormalement élevées de GH, entraînant une croissance excessive. Une affection similaire chez les adultes est l'acromégalie, un trouble qui entraîne la croissance des os du visage, des mains et des pieds en réponse à des niveaux excessifs de GH chez les personnes qui ont cessé de croître. Des taux anormalement bas de GH chez les enfants peuvent entraîner un retard de croissance, un trouble appelé nanisme hypophysaire (également connu sous le nom de déficit en hormone de croissance).
Hormone stimulant la thyroïde
L'activité de la glande thyroïde est régulée par l'hormone thyréostimulante (TSH), également appelée thyrotropine. La TSH est libérée par l'hypophyse antérieure en réponse à l'hormone de libération de la thyrotropine (TRH) par l'hypothalamus. Comme nous le verrons plus loin, il déclenche la sécrétion d'hormones thyroïdiennes par la glande thyroïde. Dans une boucle de rétroaction négative classique, des taux élevés d'hormones thyroïdiennes dans le sang déclenchent alors une baisse de la production de TRH et, par la suite, de TSH.
Hormone adrénocorticotrope
L'hormone adrénocorticotrope (ACTH), également appelée corticotropine, stimule le cortex surrénalien (l' « écorce » la plus superficielle des glandes surrénales) pour qu'il sécrète des hormones corticostéroïdes telles que le cortisol. L'ACTH provient d'une molécule précurseur appelée pro-opiomélanotropine (POMC) qui produit plusieurs molécules biologiquement actives lorsqu'elle est clivée, notamment l'ACTH, l'hormone stimulant les mélanocytes, et les peptides opioïdes cérébraux appelés endorphines.
La libération d'ACTH est régulée par l'hormone de libération de la corticotropine (CRH) par l'hypothalamus en réponse à des rythmes physiologiques normaux. Divers facteurs de stress peuvent également influencer sa libération, et le rôle de l'ACTH dans la réponse au stress est discuté plus loin dans ce chapitre.
Hormone folliculo-stimulante et hormone lutéinisante
Les glandes endocrines sécrètent diverses hormones qui contrôlent le développement et la régulation du système reproducteur (ces glandes comprennent l'hypophyse antérieure, le cortex surrénalien et les gonades, c'est-à-dire les testicules chez les hommes et les ovaires chez les femmes). Le développement du système reproducteur se produit en grande partie pendant la puberté et se caractérise par le développement de caractéristiques spécifiques au sexe chez les adolescents de sexe masculin et féminin. La puberté est déclenchée par l'hormone de libération des gonadotrophines (GnRH), une hormone produite et sécrétée par l'hypothalamus. La GnRH stimule l'hypophyse antérieure pour qu'elle sécrète des gonadotrophines, des hormones qui régulent le fonctionnement des gonades. Les niveaux de GnRH sont régulés par une boucle de rétroaction négative ; des niveaux élevés d'hormones de reproduction inhibent la libération de GnRH. Tout au long de la vie, les gonadotrophines régulent la fonction reproductrice et, dans le cas des femmes, l'apparition et l'arrêt de la capacité de reproduction.
Les gonadotrophines comprennent deux hormones glycoprotéiques : l'hormone folliculo-stimulante (FSH) stimule la production et la maturation des cellules sexuelles, ou des gamètes, y compris les ovules chez les femmes et les spermatozoïdes chez les hommes. La FSH favorise également la croissance folliculaire ; ces follicules libèrent ensuite des œstrogènes dans les ovaires féminins. L'hormone lutéinisante (LH) déclenche l'ovulation chez la femme, ainsi que la production d'œstrogènes et de progestérone par les ovaires. La LH stimule la production de testostérone par les testicules masculins.
Prolactine
Comme son nom l'indique, la prolactine (PRL) favorise la lactation (production de lait) chez la femme. Pendant la grossesse, elle contribue au développement des glandes mammaires et, après la naissance, elle stimule la production de lait maternel par les glandes mammaires. Cependant, les effets de la prolactine dépendent fortement des effets permissifs des œstrogènes, de la progestérone et d'autres hormones. Et comme indiqué précédemment, la diminution du lait se produit en réponse à une stimulation par l'ocytocine.
Chez une femme qui n'est pas enceinte, la sécrétion de prolactine est inhibée par l'hormone inhibitrice de la prolactine (PIH), qui est en fait le neurotransmetteur dopamine, et est libérée par les neurones de l'hypothalamus. Ce n'est que pendant la grossesse que les taux de prolactine augmentent en réponse à l'hormone de libération de la prolactine (PRH) provenant de l'hypothalamus.
Hypophyse intermédiaire : hormone stimulant les mélanocytes
Les cellules situées entre les lobes de l'hypophyse sécrètent une hormone appelée hormone stimulant les mélanocytes (MSH) qui est formée par le clivage de la protéine précurseur de la pro-opiomélanocortine (POMC). La production locale de MSH dans la peau est responsable de la production de mélanine en réponse à l'exposition aux rayons UV. Le rôle du MSH produit par l'hypophyse est plus compliqué. Par exemple, les personnes à la peau claire ont généralement la même quantité de MSH que les personnes à la peau plus foncée. Néanmoins, cette hormone est capable de noircir la peau en induisant la production de mélanine dans les mélanocytes de la peau. Les femmes présentent également une production accrue de MSH pendant la grossesse ; en association avec les œstrogènes, elle peut entraîner une pigmentation plus foncée de la peau, en particulier de la peau des aréoles et des petites lèvres. La figure\(\PageIndex{5}\) est un résumé des hormones hypophysaires et de leurs principaux effets.
Révision du chapitre
Le complexe hypothalamus—hypophyse est situé dans le diencéphale du cerveau. L'hypothalamus et l'hypophyse sont reliés par une structure appelée infundibulum, qui contient des axones vasculaires et nerveux. L'hypophyse est divisée en deux structures distinctes ayant des origines embryonnaires différentes. Le lobe postérieur abrite les terminaisons axonales des neurones hypothalamiques. Il stocke et libère dans le sang deux hormones hypothalamiques : l'ocytocine et l'hormone antidiurétique (ADH). Le lobe antérieur est relié à l'hypothalamus par le système vasculaire situé dans l'infundibulum et produit et sécrète six hormones. Leur sécrétion est toutefois régulée par la libération et l'inhibition d'hormones par l'hypothalamus. Les six hormones hypophysaires antérieures sont : l'hormone de croissance (GH), l'hormone thyréostimulante (TSH), l'hormone adrénocorticotrope (ACTH), l'hormone folliculo-stimulante (FSH), l'hormone lutéinisante (LH) et la prolactine (PRL).
Questions sur les liens interactifs
Cliquez sur ce lien pour regarder une animation montrant le rôle de l'hypothalamus et de l'hypophyse. Quelle hormone est libérée par l'hypophyse pour stimuler la glande thyroïde ?
Réponse : Hormone stimulant la thyroïde.
Questions de révision
Q. L'hypothalamus est relié fonctionnellement et anatomiquement au lobe postérieur de l'hypophyse par un pont de ________.
A. vaisseaux sanguins
B. axones nerveux
C. cartilage
D. os
Réponse : B
Q. Laquelle des hormones suivantes est une hormone hypophysaire antérieure ?
A. ADH
B. ocytocine
C. TSH
D. cortisol
Réponse : C
Q. Combien d'hormones sont produites par l'hypophyse postérieure ?
UN 0
B. 1
C. 2
D. 6
Réponse : A
Q. Laquelle des hormones suivantes contribue à la régulation de l'équilibre hydrique et électrolytique du corps ?
A. hormone adrénocorticotrope
B. hormone antidiurétique
C. hormone lutéinisante
D. tout ce qui précède
Réponse : B
Questions sur la pensée critique
Q. Comparez et opposez la relation anatomique entre les lobes antérieur et postérieur de l'hypophyse et l'hypothalamus.
R. Le lobe antérieur de l'hypophyse est relié à l'hypothalamus par le système vasculaire, ce qui permet aux hormones régulatrices de l'hypothalamus de se déplacer vers l'hypophyse antérieure. En revanche, le lobe postérieur est relié à l'hypothalamus par un pont d'axones nerveux appelé tractus hypothalamo-hypophysaire, le long duquel l'hypothalamus envoie les hormones produites par les cellules nerveuses hypothalamiques à l'hypophyse postérieure pour les stocker et les libérer dans la circulation.
Q. Nommez les tissus cibles pour la prolactine.
R. Les glandes mammaires sont les tissus cibles de la prolactine.
Lexique
- acromégalie
- trouble chez les adultes causé par des taux anormalement élevés de GH déclenchant la croissance des os du visage, des mains et des pieds
- hormone adrénocorticotrope (ACTH)
- hormone hypophysaire antérieure qui stimule le cortex surrénalien pour qu'il sécrète des hormones corticostéroïdes (également appelée corticotropine)
- hormone antidiurétique (ADH)
- hormone hypothalamique qui est stockée par l'hypophyse postérieure et qui indique aux reins de réabsorber l'eau
- hormone folliculo-stimulante (FSH)
- hormone hypophysaire antérieure qui stimule la production et la maturation des cellules sexuelles
- gigantisme
- trouble chez les enfants causé par des taux anormalement élevés de GH provoquant une croissance excessive
- gonadotrophines
- hormones qui régulent la fonction des gonades
- hormone de croissance (GH)
- hormone hypophysaire antérieure qui favorise la construction des tissus et influence le métabolisme des nutriments (également appelée somatotrophine)
- système portail hypophysaire
- réseau de vaisseaux sanguins qui permet aux hormones hypothalamiques de pénétrer dans le lobe antérieur de l'hypophyse sans entrer dans la circulation systémique
- hypothalamus
- région du diencéphale inférieure au thalamus qui joue un rôle dans la signalisation neurale et endocrinienne
- infundibulum
- tige contenant le tissu vasculaire et neural qui relie l'hypophyse à l'hypothalamus (également appelée tige hypophysaire)
- facteurs de croissance analogues à l'insuline (IGF)
- protéine qui améliore la prolifération cellulaire, inhibe l'apoptose et stimule l'absorption cellulaire des acides aminés pour la synthèse des protéines
- hormone lutéinisante (LH)
- hormone hypophysaire antérieure qui déclenche l'ovulation et la production d'hormones ovariennes chez les femmes et la production de testostérone chez les hommes
- osmocepteur
- récepteur sensoriel hypothalamique stimulé par des modifications de la concentration du soluté (pression osmotique) dans le sang
- ocytocine
- hormone hypothalamique stockée dans l'hypophyse postérieure et joue un rôle important dans la stimulation des contractions utérines pendant l'accouchement, de l'éjection du lait pendant l'allaitement et des sentiments d'attachement (également produite chez les hommes)
- nanisme hypophysaire
- trouble chez les enfants causé par des taux anormalement bas de GH entraînant un retard de croissance
- glande pituitaire
- organe de la taille d'un haricot suspendu à l'hypothalamus qui produit, stocke et sécrète des hormones en réponse à une stimulation hypothalamique (également appelée hypophyse)
- prolactine (PRL)
- hormone hypophysaire antérieure qui favorise le développement des glandes mammaires et la production de lait maternel
Contributeurs et attributions
- thyroid-stimulating hormone (TSH)
- anterior pituitary hormone that triggers secretion of thyroid hormones by the thyroid gland (also called thyrotropin)
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