ANP1505_PPT_sec4_A2022 PDF - Homéostasie, Système Nerveux Autonome et Système Endocrinien

4. HOMÉOSTASIE, SYSTÈME NERVEUX AUTONOME ET SYSTÈME ENDOCRINIEN 4.1 Définir et identifier les principales caractéristiques de l’homéostasie (pp. 10-14 [9-12])* 4.2 Décrire le système nerveux autonome, et comparer ses divisions sympathique et parasympathique (pp. 603-607 [615...

4. HOMÉOSTASIE, SYSTÈME NERVEUX AUTONOME ET SYSTÈME ENDOCRINIEN 4.1 Définir et identifier les principales caractéristiques de l’homéostasie (pp. 10-14 [9-12])* 4.2 Décrire le système nerveux autonome, et comparer ses divisions sympathique et parasympathique (pp. 603-607 [615-618], 616-625 [626-633]) 4.3 Décrire les caractéristiques générales du système endocrinien et des mécanismes hormonaux, et présenter les principales fonctions de l’axe hypothalamo-hypophysaire (pp. 685-702 [695-708]) * Les pages entre crochets sont celles de la 5ème édition de Marieb. 4.1 L’HOMÉOSTASIE 4.1.1 Définition et exemples Homéostasie (homoios = semblable; stasis = position) Capacité de maintenir le milieu interne relativement stable en dépit des variations de l’environnement externe et de l’activité du sujet. État d’équilibre dynamique qui fait intervenir des mécanismes complexes de régulation du milieu interne : chimiques, neurologiques, thermiques. Exemples de régulation homéostatique :  Contrôle de la température corporelle  Maintien d’une concentration adéquate des nutriments dans le sang, tel le glucose (glycémie: concentration sanguine de glucose)  Contrôle de la pression artérielle pour assurer une irrigation adéquation de tous les tissus  Maintien des concentrations sanguines des électrolytes (Na +, Cl−, K+, Ca2+, …)  Contrôle de la respiration pour assurer une oxygénation adéquate du sang et le maintien du pH sanguin 4.1.2 Décrire les éléments essentiels qui participent aux mécanismes de régulation homéostatique  Variable : facteur à contrôler Trois éléments interdépendants assurent le contrôle de la variable : (i) Récepteur : répond aux changements (stimulus) de la variable en envoyant l’information au centre de régulation. (ii) Centre de régulation : − Détermine la valeur de référence de la variable contrôlée. − Compare cette valeur à l’information reçue (entrée = “input”). − Détermine la réaction appropriée en envoyant un signal (sortie = “output”) à l’effecteur. (iii) Effecteur : système qui peut ramener la variable au niveau souhaité. Voie afférente : voie des informations du récepteur au centre de régulation Voie efférente : voie des informations du centre de régulation à l’effecteur 4.1.3 Distinguer entre rétro-inhibition et rétroactivation RÉTROACTION (“rétrocontrôle”, “feed-back”) : système de réactions en boucle dont la réponse modifie le variable contrôlée (c’est-à-dire dont la sortie modifie l’entrée). La rétroaction peut être négative (rétro-inhibition) ou positive (rétroactivation). i) RÉTRO-INHIBITION  Lorsque la réponse tend à inhiber le stimulus de départ.  La variable change dans une direction opposée à son changement initial.  Objectif des systèmes de rétro-inhibition: maintenir le niveau d’une variable dans un intervalle donné; soit empêcher les changements majeurs au sein de l’organisme.  Les systèmes de rétro-inhibition constituent la très grande majorité des systèmes de régulation homéostatique.  Exemples : 1. Thermorégulation (régulation de la température corporelle) 2. Régulation de l’érythropoïèse (formation des érythrocytes) Exemple 1 : Régulation de la température corporelle Centre de régulation Hypothalamus Figure 1.6 Voie Voie afférente efférente Dilatation des vaisseaux RécepteursNeurones Neurones Effecteurs sensitifs Thermorécepteurs moteurs Vaisseaux cutanés de la peau et de cutanés Sudation (activation des l’encéphale Glandes sudoripares glandes sudoripares) DÉ Réponse SÉQ Stimulus UIL La température Augmentation de la IB RE corporelle diminue; le température stimulus cesse corporelle ÉQUILIBRE Stimulus Réponse DÉ SÉQ Diminution de la La température UIL température corporelle augmente; IB RE corporelle le stimulus cesse Effecteurs Récepteurs Vaisseaux Thermorécepteurs cutanés de la peau et de Muscles l’encéphale squelettiques Voie Voie Constriction des vaisseaux efférente afférente cutanés Neurones Neurones Frissons (contraction des moteurs sensitifs muscles squelettiques) Centre de régulation Hypothalamus Exemple de rétro-inhibition : Régulation de la température corporelle ii) RÉTROACTIVATION Exemple : Allaitement maternel  Dans les systèmes de rétroactivation, la sortie amplifie le stimulus initial.  La variable change dans la même direction que celle du changement initial.  La variable dévie davantage de sa valeur initiale.  Contrôle des phénomènes peu fréquents qui ne nécessitent pas d’ajustements continus.  Exemple : Allaitement maternel 4.2 LE SYSTÈME NERVEUX AUTONOME 4.2.1 Comparer les systèmes nerveux somatique et autonome Système nerveux somatique :  Composé de neurones moteurs qui régissent l’activité des muscles squelettiques. SNC  Système nerveux volontaire Système nerveux autonome (SNA) : autos = soi-même; nomos = loi SNP (qui se gouverne avec ses propres lois)  Composé de neurones moteurs qui régissent principalement l’activité des muscles lisses Voie sensitive Voie motrice et cardiaque ainsi que certaines glandes  Aussi appelé système nerveux involontaire (son activité étant généralement Sympathiqu Système Système inconsciente) e nerveux nerveux  Divisé en deux parties : autonome somatique Parasympath Système nerveux sympathique ique Système nerveux parasympathique Figure 14.1  Comparer les systèmes nerveux autonome et somatique en termes de : i) effecteurs, ii) voies efférentes, iii) effets des neurotransmetteurs Figure 14.2 i. Effecteurs : Somatique : muscles squelettiques SNA : muscles lisses, muscle cardiaque, glandes ii. Voies efférentes et ganglions : (ganglion = regroupement de corps cellulaires dans le SNP) Somatique: neurone dont le corps cellulaire est situé dans le SNC, et l’axone fait synapse avec le muscle squelettique (absence de ganglions). Axones généralement épais et fortement myélinisés → conduction rapide de l’influx nerveux. SNA : chaînes de deux neurones moteurs  Neurone préganglionnaire : corps cellulaire situé dans le SNC; axone fait synapse avec le 2ème neurone (postganglionnaire) dans un ganglion autonome.  Neurone postganglionnaire : corps cellulaire situé dans le ganglion; axone fait synapse avec l’organe effecteur. Conduction lente: axones minces qui ne sont que faiblement myélinisés (axones préganglionnaires) ou amyélinisés (axones postganglionnaires) iii. Effets des neurotransmetteurs : Somatique : tous les neurones moteurs somatiques libèrent de l’ACh, et l’effet est toujours excitateur. SNA : Préganglionnaire: toujours ACh (excitateur, récepteurs nicotiniques) Postganglionnaire: généralement NA par les neurones sympathiques; toujours ACh par les neurones parasympathiques (récepteurs muscariniques); effets peuvent être excitateurs ou inhibiteurs selon le type de récepteurs sur l’organe cible. 4.2.2 Comparer les systèmes parasympathique et sympathique A) Fonctions Système nerveux parasympathique : – Stimule les fonctions qui économisent et restaurent l’énergie en situation de repos : favorise la digestion et l’absorption des aliments, ralentit les fonctions physiologiques associés à l’exercice. – Favorise l’élimination des déchets (défécation, miction) – Sa fonction est bien illustrée chez une personne qui relaxe après un repas : Activité gastro-intestinale est élevée Fréquences cardiaque et respiratoire lentes, pupilles en constriction – «Système D» : détente, digestion, défécation, diurèse Système nerveux sympathique : – Actif en période de stress physique ou psychologique; prépare les réactions “de lutte ou de fuite”, important aussi durant l’effort physique. – Son activité est bien illustrée chez une personne qui est menacée : Rythme cardiaque augmente, respiration devient rapide et profonde La peau est froide et moite, les pupilles sont dilatées – «Système E» : exercice, excitation, embarras La muscarine est une toxine produite par certains types de champignon (dont les inocybes retrouvés dans nos régions !) Prédisez et expliquez les principaux effets d’une intoxication à de tels champignons.  Rôles exclusifs du système nerveux sympathique  Plusieurs fonctions ne sont contrôlées que par le système sympathique (plusieurs organes étant dépourvus d’innervation parasympathique).  Organes dont l’innervation parasympathique est minimale ou absente :  La médulla surrénale (qui libère de l’adrénaline et de la noradrénaline)  Les glandes sudoripares  Les reins, le foie, le tissu adipeux  La plupart des vaisseaux sanguins  Fonctions dont l’influence du système nerveux autonome ne se fait que par le système sympathique :  La thermorégulation  La libération de rénine (une hormone qui élève la pression sanguine) des reins, des catécholamines de la médulla surrénale  Divers effets métaboliques B) Tonus sympathique et parasympathique Tonus sympathique : Activité soutenue de certaines voies sympathiques qui maintiennent les vaisseaux sanguins dans un état de constriction partielle. ® Une vasodilatation est obtenue par une diminution du tonus sympathique ® Une vasoconstriction est obtenue par une augmentation du tonus sympathique Tonus parasympathique : Activité soutenue de voies parasympathiques qui assurent le maintien de certaines fonctions durant les périodes de repos, telles une faible fréquence cardiaque et l’activité du système digestif. En absence de tonus parasympathique, le cœur bat plus rapidement et les fonctions digestives sont ralenties. Les effets du tonus parasympathique peuvent être rapidement annulés par le système sympathique en situation d’urgence. Qu’est-ce que le tonus vagal ? Pourquoi l’appelle-t-on ainsi ? C) Niveaux de régulation du système nerveux autonome dans le SNC Trois principaux niveaux de régulation : Communication au i. Tronc cérébral et moelle épinière niveau inconscient Exemples de centres de régulation dans le tronc cérébral: centre cardiovasculaire ; centres respiratoires Cortex cérébral ii. Hypothalamus Hypothalamus = principal centre Système d’intégration du SNA limbique (émotions) Hypothalamus Il contient des centres qui coordonnent : Principal centre Activité cardiaque et pression sanguine d’intégration du SNA Température corporelle, équilibre Tronc cérébral hydrique, activités endocriniennes Contrôle: pupilles, Émotions (colère, plaisir) et pulsions respiration, activité cardiaque, pression (faim, soif, sexe) artérielle, déglutition, etc. Réactions de “lutte et fuite” Moelle épinière iii. Cortex cérébral (région de la volonté) Réflexes de miction, Ex. : méditation & méthodes de défé-cation, érection, éjaculation rétroaction permettent un certain contrôle conscient des activités viscérales Figure 14.10 4.3 LE SYSTÈME ENDOCRINIEN 4.3.1 Glandes endocrines Produisent et libèrent des hormones dans la circulation. Glandes strictement endocrines :  Corps pinéal  Hypophyse  Glande thyroïde  Glandes parathyroïdes  Thymus  Glandes surrénales Glandes mixtes (endocrines et exocrines) :  Pancréas  Gonades (ovaire, testicule) Organe neuro-endocrinien :  Hypothalamus Plusieurs autres tissus et organes libèrent aussi des hormones. Ex. :  Reins (rénine, érythropoïétine…)  Cœur (facteur natriurétique auriculaire)  Estomac, intestin  Tissu adipeux, tissu endothélial  etc… Figure 16.1.2 Les hormones A) Définitions B) Classification chimique des hormones C) Mécanismes de l’action hormonale i. L’action des hormones hydrosolubles ii. L’action des hormones liposolubles D) Régulation de la libération des hormones E) L’axe hypothalamo-hypophysaire i. Anatomie de l’hypophyse ii. Hormones de la neurohypophyse iii. Hormones de l’adénohypophyse iv. Régulation des hormones de l’adénohypophyse 4.3.2 Les hormones A) Définitions  Hormones circulantes (endocrines) Messagers chimiques déversés dans le sang et transportés dans tout l’organisme.  Hormones locales  Hormones paracrines : agissent localement sur des cellules situées près des cellules qui libèrent ces messagers. Ex.: le NO libéré par les cellules endothéliales agit sur les muscles lisses avoisinants.  Hormones autocrines : ont pour cible la cellule même qui les a sécrétées. B) Classification chimique des hormones  Hormones dérivées d’acides aminés Amines (contiennent un groupement –NH2) Ex.: adrénaline, sérotonine, histamine, hormones thyroïdiennes. Peptides (3 à 49 acides aminés) et protéines (50 et plus acides aminés) Ex.: Hormone antidiurétique (peptide), insuline, hormone de croissance (protéines). − À l’exception des hormones thyroïdiennes, toutes ces hormones sont hydrosolubles.  Hormones stéroïdes − Synthétisées à partir du cholestérol. Toutes ces hormones sont liposolubles. Ex.: hormones gonadiques (testostérone, œstrogènes, …), certaines hormones des glandes surrénales (aldostérone, cortisol).  Eicosanoïdes − Hormones locales dérivées de phospholipides. Ex. : prostaglandines C) Mécanismes de l’action hormonale ‒ Une hormone donnée agit spécifiquement sur des cellules cibles. ‒ Effets possibles d’une hormone sur ses cellules cibles :  Modification de la perméabilité membranaire à certains solutés (ex.: glucose, acides aminés, ions, ces derniers entraînant une modification du potentiel de membrane)  Activation on inhibition d’enzymes  Synthèse de protéines  Sécrétion  Stimulation de la division cellulaire ‒ L’action d’une hormone est déclenchée par sa liaison avec des récepteurs de la cellule cibles. ‒ Deux grands types de mécanismes d’action, selon que l’hormone est hydrosoluble ou liposoluble : i. Hormones hydrosolubles : se lient à des récepteurs de la membrane plasmique des cellules cibles. ii. Hormones liposolubles : se lient à des récepteurs situés à l’intérieur des cellules cibles. i. L’action des hormones hydrosolubles Se fait par l’intermédiaire de seconds messagers produits suite à la liaison hormone- récepteur. Exemple : l’AMP cyclique (AMPc) comme second messager Liaison de l’hormone Figure 16.2 (premier messager) Adénylate avec le récepteur cyclase Protéine G Activation de AMPc protéines- Récepte kinases par ur l’AMPc Protéin e- Protéine- kinase GDP kinase activée Activation Activation Conversion inactive de la de de l’ATP en Exemples d’hormones protéine G l’adénylate AMPc (second Déclenchement qui agissent via par le cyclase par messager) des réponses récepteur la protéine par cellulaires l’AMPc: G l’adénylate (Ex.: activation Adrénaline cyclase d’enzymes, Angiotensine II changements de ATP AMPc PTH perméabilité, sécrétion) TSH, ACTH Adényla FSH, LH te cyclase © Yikrazuul, Wikimedia https://commons.wikimedia.org/wiki/ Category:Adenylate_cyclase#/media/File:Adenylate_kinase.png ii. L’action des hormones liposolubles Ces hormones traversent la membrane plasmique et se lient à des récepteurs situés dans le cytosol ou le noyau. Le complexe hormone-récepteur interagit avec l’ADN du noyau et déclenche la synthèse de protéines. Exemple : les hormones stéroïdes Si l’on compare l’action des hormones hydrosolubles à celles liposolubles, lesquelles sont les mieux adaptées pour : a) une réponse rapide ? b) une réponse prolongée ? Figure 16.3 D) Régulation de la libération des hormones Trois types majeurs de stimulus :  Stimulus humoraux  Stimulus nerveux  Stimulus hormonaux E) L’axe hypothalamo-hypophysaire “Zoom” 16.2 i. Anatomie de l’hypophyse Petite structure en forme de pois (1-1,5 cm) ; reliée à l’hypothalamus par une tige, l’infundibulum. Constituée de deux lobes :  Lobe postérieur (25%) = Neurohypophyse – Composé principalement de tissu nerveux – Contient des terminaisons axonales dont les corps cellulaires sont situés dans l’hypothalamus. Leurs axones forment le tractus hypothalamo-hypophysaire de l’infundibulum.  Lobe antérieur (75%) = Adénohypophyse – Composé principalement de tissu glandulaire qui produit et libère des hormones. – Reliée à l’hypothalamus par le système porte hypothalamo-hypophysaire, où le sang passe des capillaires de l’hypothalamus dans les veines portes qui le transportent vers les capillaires de l’hypophyse. ii. Hormones de la neurohypophyse – Produites par des neurones dont les corps cellulaires sont dans l’hypothalamus. – Produites dans les corps cellulaires, emballées dans des vésicules et acheminées à l’intérieur des axones du tractus hypothalamo-hypophysaire jusqu’à leurs terminaisons situées dans la neurohypophyse. – Libérées dans la circulation sanguine par les influx nerveux qui déclenchent l’exocytose. – Deux hormones produites par deux types différents de neurones : hormone antidiurétique et ocytocine Principaux effets Régulation de la sécrétion Hormone  Reins : conserve l’eau du corps Contrôlée par des osmorécepteurs dans antidiurétique en stimulant la réabsorption de l’hypothalamus, lesquels font synapse avec (ADH) l’eau par les reins les neurones qui sécrètent l’ADH.  Vaisseaux sanguins : augmente Libérée lors de l’élévation de l’osmolarité la pression sanguine par sanguine ou de la diminution de la pression constriction des vaisseaux sanguine. sanguins Inhibée par des effets opposés. ® Rétro-inhibition Ocytocine  Utérus : stimule la contraction Libérée en réponse à la stimulation par des des muscles lisses de l’utérus influx nerveux générés lors de la distension de l’utérus et lors de la succion  Seins : stimule l’éjection du lait ® Rétroactivation iii. Hormones de l’adénohypophyse – Produites par des cellules dérivées de tissus épithéliaux (et non des neurones). – Libérées suite à un stimulus hormonal (et non nerveux).  Les hormones de libération proviennent de l’hypothalamus et acheminées jusqu’à l’adénohypophyse via le système porte hypothalamo-hypophysaire. – Six principales hormones (appelées « stimulines » ou « trophines ») sont libérées par six types de cellules:  Hormone de croissance (GH) : favorise la croissance des cellules du corps, la synthèse des protéines, la réparation des tissus, la mobilisation des lipides.  Thyréotrophine (TSH) : cause la libération des hormones thyroïdiennes par la glande thyroïde  Corticotrophine (ACTH) : cause la libération des hormones du cortex surrénal (en particulier le cortisol)  Gonadotrophines (LH et FSH) : régissent le fonctionnement des gonades (ovaires et testicules)  Prolactine (PRL) : stimule la fabrication de lait par les glandes mammaires iv. Régulation des hormones de l’adénohypophyse Stimulus  Hypothalamus (─) Inhibition  Hormone de libération (Système porte hypothalamo-hypophysaire)  (─) Inhibition Adénohypophyse Rétro-  Sécrétion d’une hormone inhibition  (Circulation sanguine) Glande endocrine  Sécrétion d’une hormone   (Circulation sanguine) Cellules cibles Cellules cibles Réponse  Stimulus: entraîne l’activation des neurones de l’hypothalamus qui sécrètent des hormones de libération (ou selon le cas, des hormones d’inhibition).  L’hormone sécrétée est transportée dans le système porte hypothalamo- hypophysaire jusqu’à l’adénohypophyse.  Sécrétion de l’hormone adénohypophysaire dans la circulation sanguine. L’hormone peut agir directement sur des tissus cibles ou, plus souvent, sur une glande endocrine (glande thyroïde, cortex surrénal, gonades)  La glande endocrine activée par l’hormone adénohypophysaire libère à son tour ses hormones. Les hormones, qu’elles proviennent de l’adénohypophyse ou de glandes endocrines, engendrent les réponses de leurs cellules cibles.  L’augmentation de la concentration sanguine d’hormone inhibe l’hypothalamus et/ou l’adénohypophyse. (Inversement, une diminution de la concentration sanguine de l’hormone aurait un effet stimulateur) C’est un mécanisme de rétro-inhibition qui assure un contrôle du taux sanguin de l’hormone.