À côté du système nerveux, rapide et ciblé, l'organisme dispose d'un second système de communication, plus lent mais durable et diffus : le système endocrinien. Ce chapitre définit les hormones, leurs classes chimiques et leurs récepteurs, décrit l'axe hypothalamo-hypophysaire et les rétrocontrôles, puis illustre le tout par les régulations de la glycémie, de la calcémie et du bilan hydrosodé. C'est le chapitre de synthèse du module.
1. Hormone et modes de communication cellulaire
L'endocrinologie est l'étude (logos) de la sécrétion (crine) interne (endo). Une hormone est une molécule sécrétée par une glande ou une cellule endocrine, déversée dans le sang et agissant à distance, à très faible concentration, sur des cellules cibles possédant le récepteur correspondant. Une glande endocrine se distingue d'une glande exocrine par l'absence de canal excréteur ; certains organes sont mixtes, comme le pancréas, exocrine par ses acini digestifs et endocrine par ses îlots de Langerhans.
On distingue plusieurs modes de communication : endocrine (message transporté par le sang), paracrine (action sur les cellules voisines par diffusion), autocrine (la cellule agit sur elle-même) et neurocrine ou neurosécrétion (un neurone libère son produit dans le sang, comme pour l'ADH). Le système endocrinien intervient dans presque toutes les fonctions : nutrition et glycémie (insuline, glucagon, leptine, ghréline), croissance (GH), reproduction (puberté, cycle, gestation, lactation), thermorégulation (hormones thyroïdiennes), rythmes circadiens (mélatonine), réponse au stress (cortisol, adrénaline) et, chez les invertébrés, la mue (ecdysone).
2. Classes chimiques d'hormones et récepteurs
On classe les hormones en trois familles. Les hormones peptidiques et protéiques (insuline, glucagon, GH, ADH, hormones hypophysaires) sont hydrosolubles, stockées en granules, libres dans le plasma et de demi-vie brève. Les hormones stéroïdes (cortisol, aldostérone, testostérone, œstradiol, progestérone) dérivent du cholestérol, sont liposolubles, non stockées mais synthétisées à la demande, et circulent liées à des protéines porteuses. Les hormones dérivées d'acides aminés forment un groupe mixte : les hormones thyroïdiennes T3 et T4, dérivées de la tyrosine et iodées, sont liposolubles, tandis que les catécholamines, également issues de la tyrosine, se comportent comme des hormones hydrosolubles.
Le mécanisme d'action découle directement de cette solubilité. Une hormone hydrosoluble ne traverse pas la membrane : elle se fixe sur un récepteur membranaire et agit par seconds messagers — AMP cyclique, IP3 et diacylglycérol, calcium — ou par activation d'une tyrosine kinase, comme pour l'insuline. L'effet est rapide, amplifié en cascade et transitoire. Une hormone liposoluble traverse au contraire la membrane et se fixe sur un récepteur intracellulaire ; le complexe hormone-récepteur agit dans le noyau comme facteur de transcription, modifiant l'expression de gènes cibles. L'effet est lent à apparaître mais durable. La sensibilité de la cible dépend du nombre de récepteurs, qui peut être régulé à la hausse ou à la baisse.
| Classe | Exemples | Solubilité | Récepteur | Cinétique d'action |
|---|---|---|---|---|
| Peptidiques | Insuline, glucagon, GH, ADH | Hydrosoluble | Membranaire | Rapide, brève |
| Stéroïdes | Cortisol, aldostérone, œstradiol | Liposoluble | Intracellulaire | Lente, durable |
| Thyroïdiennes | T3, T4 | Liposoluble | Nucléaire | Lente, très durable |
| Catécholamines | Adrénaline, noradrénaline | Hydrosoluble | Membranaire (α, β) | Très rapide |
Les grandes classes d'hormones
3. L'axe hypothalamo-hypophysaire
L'hypothalamus est le chef d'orchestre du système endocrinien et le point de jonction avec le système nerveux. Il commande l'antéhypophyse par des neurohormones (GnRH, TRH, CRH, GHRH, et des facteurs inhibiteurs comme la somatostatine et la dopamine) libérées dans un réseau capillaire particulier, le système porte hypothalamo-hypophysaire. L'antéhypophyse sécrète en réponse des hormones dites stimulines : TSH vers la thyroïde, ACTH vers le cortex surrénalien, FSH et LH vers les gonades, ainsi que la GH et la prolactine, qui agissent directement sur leurs tissus cibles.
La posthypophyse fonctionne tout autrement : elle ne synthétise rien. L'ADH (hormone antidiurétique ou vasopressine) et l'ocytocine sont fabriquées par des neurones hypothalamiques, transportées le long de leurs axones et simplement stockées puis libérées dans la circulation au niveau de la posthypophyse : c'est un exemple typique de neurosécrétion. L'ensemble est régi par des rétrocontrôles négatifs : l'hormone périphérique inhibe l'étage hypophysaire et l'étage hypothalamique. Ainsi TRH → TSH → T3 et T4, et l'élévation de T3/T4 freine la sécrétion de TSH et de TRH. Ce schéma, appliqué à l'axe thyroïdien, corticotrope ou gonadotrope, explique la plupart des dysfonctions endocriniennes.
Messager chimique sécrété dans le sang par une cellule endocrine, actif à très faible concentration sur des cellules cibles pourvues d'un récepteur spécifique.
Inhibition de la sécrétion hypothalamique et hypophysaire par l'hormone périphérique qu'elles ont fait produire, ce qui stabilise le taux circulant de cette hormone.
4. La régulation de la glycémie
La glycémie est maintenue chez l'homme autour de 1 g/L à jeun. Elle est réglée par les îlots de Langerhans du pancréas. Les cellules β sécrètent l'insuline, seule hormone hypoglycémiante de l'organisme : elle augmente l'entrée du glucose dans le muscle et le tissu adipeux, stimule la glycogénogenèse hépatique et musculaire ainsi que la lipogenèse, et inhibe la production hépatique de glucose. Les cellules α sécrètent le glucagon, hormone hyperglycémiante, qui active la glycogénolyse et la néoglucogenèse hépatiques.
Ces deux hormones forment un couple antagoniste réglé par rétrocontrôle négatif : la glycémie elle-même est le signal qui commande les cellules sécrétrices. D'autres hormones hyperglycémiantes viennent en renfort dans l'effort ou le stress : adrénaline, cortisol, GH. Le déficit de sécrétion d'insuline ou la résistance des tissus à son action définit le diabète sucré, avec hyperglycémie chronique et glycosurie lorsque le seuil rénal de réabsorption est dépassé.
5. Calcémie, bilan hydrosodé et réponse au stress
La calcémie est réglée par un autre couple antagoniste. La parathormone (PTH), sécrétée par les parathyroïdes, est hypercalcémiante : elle mobilise le calcium osseux, augmente sa réabsorption rénale et stimule la synthèse de la forme active de la vitamine D, qui accroît l'absorption intestinale du calcium. La calcitonine thyroïdienne est hypocalcémiante et favorise la fixation osseuse. Les hormones thyroïdiennes, elles, gouvernent le métabolisme de base, la production de chaleur et la croissance : leur excès accélère le métabolisme, leur défaut le ralentit, et la carence en iode explique le goitre endémique de certaines régions.
Le bilan hydrosodé dépend de deux hormones essentielles. L'ADH, libérée en réponse à une élévation de l'osmolarité plasmatique ou à une baisse de volémie, augmente la réabsorption d'eau dans le tube collecteur du rein et concentre les urines. L'aldostérone, minéralocorticoïde du cortex surrénalien contrôlé par le système rénine-angiotensine, augmente la réabsorption de Na+ et l'excrétion de K+. Face à une agression, l'organisme mobilise enfin deux axes complémentaires : la médullosurrénale libère en quelques secondes adrénaline et noradrénaline (réaction d'alarme), tandis que l'axe CRH → ACTH → cortisol soutient la réponse dans la durée en mobilisant les substrats énergétiques. On boucle ainsi le module : toutes ces régulations n'ont qu'un but, préserver la constance du milieu intérieur décrite au chapitre 1.
- Hormone = messager sanguin actif à faible concentration sur des cibles porteuses de récepteurs spécifiques.
- Hydrosoluble → récepteur membranaire + seconds messagers (effet rapide) ; liposoluble → récepteur intracellulaire et transcription (effet lent, durable).
- Antéhypophyse : stimulines TSH, ACTH, FSH, LH + GH et prolactine, sous contrôle des neurohormones du système porte.
- Posthypophyse : ADH et ocytocine sont fabriquées dans l'hypothalamus et seulement stockées puis libérées.
- Rétrocontrôle négatif : TRH → TSH → T3/T4, et T3/T4 freinent TSH et TRH.
- Insuline (β) hypoglycémiante vs glucagon (α) hyperglycémiant ; PTH hypercalcémiante vs calcitonine hypocalcémiante.
Ce chapitre fournit presque toujours une question de synthèse : schéma de l'axe hypothalamo-hypophysaire avec les rétrocontrôles, ou comparaison entre le message nerveux et le message hormonal. La régulation de la glycémie est l'exercice d'application le plus fréquent — sache justifier le rôle de chaque hormone à partir d'une courbe de glycémie après un repas. Trois pièges à éviter : croire que la posthypophyse synthétise l'ADH, confondre stimuline hypophysaire et hormone périphérique, et présenter les hormones stéroïdes comme stockées en granules alors qu'elles sont produites à la demande.