Système Hypothalamo-Hypophysaire (PDF) - 2025

ENDOCRINOLOGIE ( Laurence Bayer (PhD) Dpt de Neurosciences Fondamentales Centre de médecine du Sommeil, HUG [email protected]  PLAN DU COURS Lundi 13. 01. 25 Système hypothalamo-hypophysaire Mardi 14. 01. 25 Mercredi 15. 01. 25 Hormones thyroïdiennes Jeu...

ENDOCRINOLOGIE ( Laurence Bayer (PhD) Dpt de Neurosciences Fondamentales Centre de médecine du Sommeil, HUG [email protected]  PLAN DU COURS Lundi 13. 01. 25 Système hypothalamo-hypophysaire Mardi 14. 01. 25 Mercredi 15. 01. 25 Hormones thyroïdiennes Jeudi 16. 01. 25 Hormone de croissance et prolactine Vendredi 17.01. 25 Système CRH-ACTH-glucocorticoïdes LB, Janvier 2025  ? Le système endocrinien - Endocrinologie : la science (logos) de la sécrétion (crine) interne (endo) - un système de communication de l’organisme LB, Janvier 2025  Modes de communication cellulaire 1) autocrine (A) 3) nerveuse et paracrine (P) neurone cellule cible messager chimique local neurotransmetteur neurone (fibre 2) endocrine musculaire) 4) neuroendocrine cellule cellule endocrine cible neurone hormone endocrine neurohormone vaisseau sanguin cellule LB, Janvier 2025 cible  ? Le système endocrinien - Endocrinologie : la science (logos) de la sécrétion (crine) interne (endo) - un système de communication de l’organisme - est composé de tous les tissus endocrines qui sécrètent des hormones peptides amines steroides récepteurs cellules endocrines sang cellules cibles - les « glandes » endocrines ne sont pas connectées anatomiquement mais forment un système fonctionnel. LB, Janvier 2025  ? Fonctions du système endocrinien Croissance et Homéostasie, c développement de i.e. le maintien de conditions l’organisme internes constantes pour des conditions externes variables Reproduction : assure (C. Bernard, 1813-1878): la pérennité de l’espèce *t°corporelle, paramètres sanguins Lutte contre le stress : adaptation au stress système nerveux autonome LB, Janvier 2025  Liste des hormones (Vander et al., 2009 5ème ed. Française) LB, Janvier 2025  Les hormones : Généralités Types hormones Solubilité Récepteurs Stockage Effets dans les peptides et cellules hydrosolubles membranaires endocrines rapides catécholamines (vésicules) dans le plasma stéroïdes (liées à une lents liposolubles intracellulaires protéine plasmatique) hormones liposolubles thyroïdiennes (transporteur) " " " Amplitude de l’effet hormonal : [H-R] = K [H]plasm [R] Varie en fonction : [H] libre ou liée ; demi-vie; inactivée LB, Janvier 2025  Contrôle de la sécrétion hormonale : Généralités - 1. stimulus humoral. ex.glycémie et libération d’insuline 1 2 3 - 2. stimulus nerveux. ex. libération d’adrénaline (médullo-surrénale) - 3. stimulus hormonal. ex libération des hormones thyroïdiennes. LB, Janvier 2025  Le système endocrinien - hormones thyroïdiennes (T3 et T4) - parathormone - cortisol - aldostérone - adrénaline - insuline - glucagon - oestradiol, - testostérone - progestérone LB, Janvier 2025  Système hypothalamo-hypophysaire Hypothalamus (système nerveux central) Hypophyse (système endocrinien) - fonctions endocrines - contrôle des glandes endocrines périphériques LB, Janvier 2025  Système hypothalamo-hypophysaire - l’hypothalamus - l’hypophyse - le système hypothalamo-neurohypophysaire hormones neurohypophysaires - le système hypothalamo-adénohypophysaire hormones adénohypophysaires hormones hypophysiotropes contrôle central et rétrocontrôle hormonal LB, Janvier 2025  Système hypothalamo-hypophysaire 1 cm 0.6g LB, Janvier 2025  Hormones hypothalamiques Hormone: La principale fonction est le contrôle de: - - - - - (stimulation) - (inhibition) LB, Janvier 2025  Hormones hypophysaires Hormone: La principale fonction est le contrôle de: - (GH) - - - - - - ! Origine Hypothalamique : hormones synthétisées dans l’hypothalamus stockées dans l’hypophyse. LB, Janvier 2025  L’hypothalamus - forme la paroi du 3èmeventricule - adjacent au thalamus dorsal - relié à l’hypophyse < 1% de la masse cérébrale mais : - importance physiologique considérable em tp tp= tige pituitaire (pituitary stalk) LB, Janvier 2025 em= éminence médiane L’hypothalamus: importance physiologique (1) Système endocrinien « Intégrateur » Fonctions principales de l’hypothalamus : - Comportements (ex prise alimentaire) - Homéostasie (1) (2) (Notion de rythmes biologiques) (2) LB, Janvier 2025 Système autonome  em tp LB, Janvier 2025 L’hypothalamus: organisation anatomique LB, Janvier 2025 L’hypothalamus: organisation anatomique zones médiale et périventriculaire corps cellulaires de neurones groupés en « noyaux » zone latérale beaucoup d’axones, peu de corps cellulaires neuronaux Connections avec: - nombreuses régions du SNC (encéphale, tronc cérébral, moelle épinière) em = éminence médiane - l’hypophyse LB, Janvier 2025  Noyaux hypothalamiques noyaux contenant des neurones endocrines  LB, Janvier 2025  Noyaux hypothalamiques noyaux contenant des neurones endocrines PVH: N.Paraventriculaire POA : Aire préoptique ARH : N. Arqué SON : N. Supraoptique PeV : Zone periventriculaire LB, Janvier 2025  Système hypothalamo-hypophysaire - l’hypothalamus - l’hypophyse - le système hypothalamo-neurohypophysaire hormones neurohypophysaires - le système hypothalamo-adénohypophysaire hormones adénohypophysaires hormones hypophysiotropes contrôle central et rétrocontrôle hormonal LB, Janvier 2025  L’hypophyse (glande pituitaire) éminence chiasma optique médiane * hypothalamus tige pituitaire (infundibulum) pars tuberalis hypophyse pars postérieure nervosa pars nervosa pars intermedia pars distalis hypophyse p. distalis antérieure p. tuberalis p. intermedia pars distalis pars intermedia LB, Janvier 2025  Développement de l’hypophyse diencéphale poche de Rathke J 38 récessus infundibulaire infundibulum lobe postérieur (neurohypophyse ou posthypophyse) cavité buccale J 32 lobe antérieur (adénohypophyse ou antéhypophyse) LB, Janvier 2025 J 51 Système hypothalamo-hypophysaire ? - l’hypothalamus - l’hypophyse - le système hypothalamo-neurohypophysaire hormones neurohypophysaires - le système hypothalamo-adénohypophysaire hormones adénohypophysaires hormones hypophysiotropes contrôle central et rétrocontrôle hormonal LB, Janvier 2025  Système hypothalamo-neurohypophysaire neurones endocrines (magnocellulaires) 1928: concept de «neurosecrétion» Ernst et Berta SCHARRER tractus hypothalamo- hypophysaire 1955: artère a hypophysaire prix Nobel, inférieure purification et synthese de 2 neurohormones. Vincent Du VIGNAUD - la vasopressine (AVP), ou hormone antidiurétique (ADH) - l’ocytocine (OT) veine hypophysaire LB, Janvier 2025 Système hypothalamo-neurohypophysaire Axones ADH et OT SON : noyau supraoptique PVN : noyau paraventriculaire - Ces deux noyaux hypothalamiques renferment les corps cellulaires des neurones magnocellulaires OT et ADH LB, Janvier 2025  Vasopressine et ocytocine: structure 1 2 3 4 5 6 7 8 9 AVP Cys – Tyr – Phe – Gln – Asn – Cys – Pro – Arg – Gly(NH2) S S OT Cys – Tyr – Ile – Gln – Asn – Cys – Pro – Leu – Gly(NH2) S S AVP et OT sont membres d’une super-famille de neuropeptides qu’on trouve dans tout le règne animal LB, Janvier 2025 Synthèse des hormones peptidiques (rappel) LB, Janvier 2025 Sécrétion par exocytose des hormones 2 peptidiques 3 (rappel) 1 Calcium influx LB, Janvier 2025 Vasopressine et ocytocine: prohormones Chr 20p13 LB, Janvier 2025  Vasopressine et ocytocine: synthèse dans des neurones hypothalamiques différents immunofluorescence PVN ocytocine, rouge 3V vasopressine, vert PVN: noyau paraventriculaire SON: noyau supraoptique SON (noyaux contenant les neurones endocrines « magnocellulaires ») chiasma optique LB, Janvier 2025  Axones vasopressinergiques dans l’éminence médiane 3V zone interne LB, Janvier 2025  Contact neurovasculaire dans la neurohypophyse capillaire fenestré * * ** terminaison axonale les granules de sécrétion d’une même terminaison contiennnent tous de la vasopressine ou de l’ocytocine LB, Janvier 2025  Vasopressine et ocytocine: les gènes intergenic region: responsible for cell-specific expression (chromosome 20 chez l’homme) LB, Janvier 2025  Fonctions hormonales (périphériques) de la vasopressine stimulus détecteurs organes cibles réponse osmolarité osmorécepteurs rein 1 plasmatique centraux (tube collecteur) rétention d’eau pression barorécepteurs artérioles cardiovasculaires (cellules vasoconstriction 2 sanguine volume sanguin musculaires lisses) nausées et 3 vomissements --------- ? -------- -------- ? -------- -------- ? ------- Rq: Récepteurs de la vasopressine: membranaires (7 dom.) -sous-type rénal V2, Protéine Gs, active l’adénylate cyclase -sous-type vasculaire V1a, Protéine Gq, active la phospholipase C LB, Janvier 2025  Libération réflexe de vasopressine (1) 3. libération de vasopressine par les neurones des noyaux 2. transfert de PVN et SON l’information sensorielle à Réflexe l’hypothalamus tronc NeuroEndocrinien cérébral (noyau du 4. vasopressine tractus plasmatique solitaire) 1. stimulation des Rq: ½ vie plasmatique barorécepteurs Centre 15-20 min vasomoteur 5. rein artérioles réabsorption d’eau vasoconstriction volume sanguin pression artérielle LB, Janvier 2025  Libération réflexe de vasopressine (2) AVP (ADH) stimulation des osmorécepteurs centraux (neurones situés dans les organes circumventriculaires) ⇓ libération réflexe de vasopressine LB, Janvier 2025  Interaction entre les stimuli osmotique et hémodynamique Barorécepteurs Osmorécepteurs LB, Janvier 2025  Fonctions hormonales (périphériques) de l’ocytocine stimulus détecteurs organes cibles réponse étirement du mécanorécepteurs utérus (cellules contractions col de l’utérus musculaires lisses) utérines LB, Janvier 2025 Libération d’ocytocine pendant l’accouchement 3. libération d’ocytocine par les neurones 2. transfert de hypothalamiques 2.transfert de l’information Réflexe magnocellulaires l’informationà sensorielle NeuroEndocrinien sensorielle à l’hypothalamus l’hypothalamus 5. stimulation des 4. ocytocine contractions utérines plasmatique 4. ocytocine plasmatique 1. stimulation des mécanorécepteurs du col de l’utérus LB, Janvier 2025  Fonctions hormonales (périphériques) de l’ocytocine stimulus détecteurs organes cibles réponse étirement du mécanorécepteurs utérus (cellules contractions col de l’utérus musculaires lisses) utérines tétée du glande mammaire éjection nourisson mécanorécepteurs (cellules du lait myoépithéliales) acte sexuel tractus génitaux contractions ------ ? ------- et (cellules musculaires lisses) Rq: Récepteur de l’ocytocine: membranaire, couplé aux protéines G active la phospholipase C LB, Janvier 2025  Structure de la glande mammaire sinus lactifère canal lactifère LB, Janvier 2025 Glande mammaire pendant l’allaitement cellule cible de l’ocytocine = LB, Janvier 2025  Filaments d’actine LB, Janvier 2025  Libération d’ocytocine autres stimuli pendant le réflexe d’éjection du lait réflexe neuroendocrinien 3.libération d’ocytocine par 2.transfert de les neurones l’information hypothalamiques sensorielle à magnocellulaires l’hypothalamus Rq: ½ vie plasmatique 15-20 min 5.éjection réflexe de lait 4. ocytocine plasmatique 1.stimulation des mécanorécepteurs cutanés LB, Janvier 2025  Libération sélective de l’ocytocine pendant l’allaitement LB, Janvier 2025  Vasopressine: pathologies (1) (sécrétion trop basse) 1. diabète insipide (rare, 1/25 000) ⟹ polyurie et soif intense vol. urine/24h = jusqu’à 18l (normal = 1,3l) - origine centrale (sécrétion d’AVP insuffisante) *formes familiales  mutation du gène de l’AVP (> 50 mutations identifiées  prohormones anormales) *traumatismes craniens, tumeurs - origine néphrogénique (AVP inefficace au niveau du rein) *formes familiales  mutation du gène codant pour le récepteur rénal de l’AVP (183 mutations identifiées) *contexte d’insuffisance rénale LB, Janvier 2025  Vasopressine: Pathologies (2) (sécrétion trop élevée) 2. syndrome de sécrétion inappropriée d’AVP (SIADH) ⟹ hypoosmolarité, hypervolémie, hyponatrémie = dysfonctions du SNC - causes diverses: tumeurs sécrétantes (pulmonaires), certains médicaments, origine centrale… LB, Janvier 2025 Ocytocine: pas de pathologies identifiées souris KO pour l’ocytocine, ou pour son récepteur ⇒ allaitement: * synthèse du lait normale * pas de réflexe d’éjection du lait ⇒ accouplement, grossesse, parturition: normaux LB, Janvier 2025  Fonctions centrales de la vasopressine et de l’ocytocine (pour en savoir plus) L’AVP et l’OT ne sont pas seulement des hormones. Ces 2 neuropeptides sont également libérés dans le système nerveux central où ils agissent comme neuromédiateurs, ou neuromodulateurs LB, Janvier 2025  La vasopressine et l’ocytocine en tant que neuromédiateurs - Innervation par OT et AVP du SNC : structures clefs des comportements sociaux Meyer et al 2011 effets comportementaux (chez l’animal et chez l’homme) - comportements sociaux complexes: relation d’attachement (lien mère-enfant, monogamie), relation de confiance, agressivité, dominance, peur, etc… - troubles psychiques, troubles de la communication: anxiété, dépression, autisme, etc…. LB, Janvier 2025  REVIEW Oxytocin,Vasopressin, and the Neurogenetics of Sociality ZoeR.Donaldson1andLarryJ.Young1,2* Campagnols des prairies Marquage AVP-R (ou ocytocine) Campagnols des montagnes Prairies Montagnes Les campagnols des prairies monogames présentent une densité plus élevée de liaisons à l'ocytocine(et/ou AVP) dans des régions des circuits limbiques du cerveau : comportements LB, Janvier 2025 d'attachement  Ocytocine et autisme Proc Natl Acad Sci USA, March 2, 2010, Vol 107, n°9, 4389-94. LB, Janvier 2025 Social ball-tossing game  Système hypothalamo-hypophysaire - modes de communication cellulaire - le système endocrinien - l’hypothalamus - l’hypophyse - le système hypothalamo-neurohypophysaire hormones neurohypophysaires - le système hypothalamo-adénohypophysaire hormones adénohypophysaires hormones hypophysiotropes contrôle central et rétrocontrôle hormonal LB, Janvier 2025  L’hypophyse (glande pituitaire) éminence chiasma optique médiane hypothalamus ? hypophyse pars postérieure nervosa pars nervosa pars intermedia pars distalis hypophyse p. distalis antérieure p. tuberalis p. intermedia pars distalis pars intermedia LB, Janvier 2025  5 types cellulaires secrètent 6 hormones différentes coloration non-spécifique coloration spécifique des cellules somatotropes avec un anticorps anti-GH LB, Janvier 2025  Hormones de l’hypophyse antérieure HORMONES CIBLE(S) EFFETS LH, 204 (luteinizing h.) gonades -- sécrétion sécrétiondes deshormones hormonessexuelles sexuelles gonades FSH, 204 aa -- maturation maturationdes descellules cellulesgerminales germinales (follicle-stimulating h.) (cf cours de M. Cohen, P.Soulié, S. Nef) TSH, 201 aa thyroïde - sécrétion des hormones (thyroid-stimulating h.) thyroïdiennes ACTH, 39 aa cortex - sécrétion de cortisol (adrenocorticotropic h.) surrénalien GH, 191 aa -foie - sécrétion de IGF-1 circulant (growth h.) -autres tissus - secrétion de IGF-1 local ou/et effets métaboliques PRL, 199 aa glande mammaire - sécrétion de lait (prolactin) LB, Janvier 2025  2 sous-unités une seule chaine polypeptidique α β TSH 201 aa GH 191 aa β  activité α = 96 aa biologique α β 204 aa 199 aa LH PRL α β FSH 204 aa ACTH 39aa LB, Janvier 2025  Hormones de l’hypophyse antérieure Distribution préférentielle des 5 types cellulaires PRL PRL LB, Janvier 2025 Système hypothalamo-adénohypophysaire - 1950 : observation d’un « flux sanguin » entre l’hypothalamus et l’hypophyse antérieure par Geoffrey HARRIS réseau -expériences de lésions de la tige capillaire primaire pituitaire → hypothèse de facteurs artère hypophysaire hypothalamiques «hypophysiotropes» supérieure système porte hypothalamo- hypophysaire réseau capillaire secondaire veine hypophysaire LB, Janvier 2025  Système porte * hypothalamo- adénohypophysaire : le plus petit système porte de l’organisme * * Système hypothalamo- posthypophyse * * Def: système porte : « une partie d'un système circulatoire sanguin qui relie deux réseaux capillaires de même type LB, Janvier 2025  Système hypothalamo-adénohypophysaire neurones endocrines - 1950 : observation d’un « flux (parvocellulaires) sanguin » entre l’hypothalamus et l’hypophyse antérieure par Geoffrey HARRIS réseau -expériences de lésions de la tige capillaire primaire pituitaire → hypothèse de facteurs artère hypophysaire hypothalamiques «hypophysiotropes» supérieure système porte hypothalamo- hypophysaire -1969 : purification et caractérisation de TRH (thyrotropin-releasing hormone), peptide de 3 aa réseau ( Roger GUILLEMIN prix Nobel 1977) capillaire secondaire - (1 mg de substance à partir de 300 000 hypothalami de moutons) veine hypophysaire LB, Janvier 2025 LB, Janvier 2025  Hormones hypophysiotropes TRH, peptide (3 aa), stimule TSH (thyrotropin-releasing hormone) GnRH, peptide (10 aa), stimule FSH et LH (gonadotropin-releasing hormone) CRH, peptide (41 aa), stimule ACTH (corticotropin-releasing hormone) GHRH, peptide (49 aa), stimule GH (growth hormone-releasing hormone) somatostatine (SS), peptide (14 aa), inhibe GH (growth hormone-inhibiting hormone) dopamine (DA), catécholamine, inhibe PRL (prolactin-inhibiting hormone) LB, Janvier 2025  Hormones Hypophysiotropes - synthétisées par des neurones hypothalamiques - libérées dans les vaisseaux du système porte hypothalamo-hypophysaire (réseau primaire) - contrôlent la libération et la synthèse des hormones de l’hypophyse antérieure (réseau secondaire) LB, Janvier 2025  GHRH neurons in the arcuate nucleus (Arc) and GHRH axon terminals in the median eminence (em) 3V 3V AHP VMH em Arc (zone externe) Arc Baccam, N. et al. J. Neurosci. 2007;27:1631-1641 em LB, Janvier 2025 Copyright ©2007 Society for Neuroscience Axones et terminaisons axonales immunoréactifs pour GnRH Neurones, axones et terminaisons axonales immunoréactifs pour la dopamine LB, Janvier 2025  Système hypothalamo-antéhypophysaire Autres hormones hypothalamiques?? Contrôle des neurones hypothalamiques?? Axe Axe Axe Axe Axe gonadotrope somatotrope thyréotrope lactotrope corticotrope 1 2 Organes cibles 3 LB, Janvier 2025 Afférences aux neurones à GHRH em Arc (zone externe) GA B A - G H R H g lu t a mate - G H R H ACh - GHRH Baccam, N. et al. J. Neurosci. 2007;27:1631-1641 LB, Janvier 2025  Afférences au neurone à GnRH (gonadotropin releasing hormone) 36 neurotransmetteurs dendrite potentiels: - 9 « classiques » - 27 peptides GnRH neuron Récepteurs identifiés pour: - glutamate axon - GABA - noradrénaline - kisspeptide - GnRH dendrite - galanine - somatostatine (R.E. Campbell, 2007 - NPY J. Neuroendocrinology 19, 561-573) LB, Janvier 2025  tronc cérébral thalamus système limbique SNC (afférences périphériques) (douleur) (mémoire, émotions) - - neurones sécrétant les hormones rétrocontrôle à boucle longue rétrocontrôle à boucle courte hypophysiotropes neurones sécrétant l’ocytocine et la vasopressine - h. adénohypophysaires neurohypophyse adénohypophyse - glandes endocrines périphériques h. périphériques - autres organes LB, Janvier 2025 Sécretions hormonales : pulsatiles/rhytmiques Hypothalamus SNC Oscilateur central (SCN) : Processus circadien synchronisateur principal Rythmes : -Circadien =24h (ex cortisol) -Ultradien < 24 h (ex GH) LB, Janvier 2025 -Infradien >24h (ex LH)  Rythme circadien « Zeitgebers » Chaque cellule a des gènes horloge qui lui disent à quel moment il faut Régulation en boucle négative qu’elle soit « active » et à quel moment des gènes « clock » selon un il faut qu’elle « se repose ». rythme d’environ 24h + Synchronisateurs : la lumière…. LB, Janvier 2025  Le système circadien contrôle différentes fonctions biologiques https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d8/Biological_clock_humanNycth%C3%A9m%C3%A9ralFrenchVersion.jpg/475px-Biological_clock_humanNycth%C3%A9m%C3%A9ralFrenchVersion.jpg LB, Janvier 2025 Sécrétions hormonales : pulsatiles/rhytmiques Hypothalamus SNC Oscilateur central (SCN) : Processus circadien Structures du système veille/sommeil Processus homéostatique synchronisateur principal Importance de ces rythmes sécrétoires dans le rôle et l’efficacité d’action des hormones : Fonctionnement Intérêt clinique rythmique autonome de l’antéhypophyse Rythmes : -Circadien =24h (ex cortisol) -Ultradien < 24 h (ex GH) LB, Janvier 2025 -Infradien >24h (ex LH) Schéma résumé 1: Système hypothalamo-adenohypophysaire Neurones endocrines hypothalamiques réseau capillaire parvocellulaires Primaire: Niv. Em. médiane Hormones secrétées : hypophysiotropes - TRH (+) - CRH (+) Système porte - DA (-) - SS (-) hypothalamo-hypophysaire: - GnRH (+) - GHRH (+) Artère hypophysaire supérieure circulation réseau capillaire générale secondaire Hormones secrétées: - TSH - ACTH Hypophyse - PRL - GH antérieure - LH/FSH LB, Janvier 2025 Schéma résumé 2 : Système hypothalamo-post-hypophysaire Neurones hypothalamiques magnocellulaires : AVP et Ocytocine hypothalamus PVN SON Tige pituitaire Artère hypophysaire inférieure Hypophyse Hypophyse postérieure: antérieure neurohypophyse circulation générale LB, Janvier 2025 Schéma résumé 3 : Système hypothalamo-hypophysaire Yoo et al. Experimental & Molecular Medecine (2021) LB, Janvier 2025