Neurosciences/Le système nerveux endocrine
Le complexe hypothalamo-hypophysaire est formé de deux aires cérébrales qui fonctionnent de manière complémentaire pour maintenir certaines fonctions vitales. Ce complexe est impliqué dans la croissance, la régulation de la pression sanguine, le métabolisme, la reproduction, et quelques autres fonctions.
Anatomie du complexe hypothalamo-hypophysaire
L'ensemble de ce complexe est un amas de noyaux inter-reliés, chaque noyau ayant une fonction assez spécifique. Ce complexe est richement vascularisé et est en contact direct avec le sang. Il faut noter qu'il s'agit d'une des seule aire cérébrale qui n'est pas protégée par la barrière hémato-encéphalique. Il est composé de deux aires cérébrales : l'hypophyse, une glande, et l'hypothalamus, qui commande la sécrétion d'hormones par l'hypophyse. Les deux sont reiés par une mince extension de l'hypothalamus, en forme de fil, l'infundibulum.
Hypophyse
L'hypophyse est subdivisée en deux compartiments relativement indépendant : l'adénohypophyse, et la neurohypophyse.
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Localisation de l'hypophyse. -
Localisation de l'hypophyse. -
Adénohypophyse (hypophyse antérieure) et neurohypophyse (postérieure).
Hypothalamus
Les noyaux de l'hypothalamus sont regroupés dans trois structures : l'hypothalamus antérieur, l'hypothalamus postérieur, et l'hypothalamus tubéral. L'hypothalamus antérieur commande l'hypophyse et la glande pinéale. L'hypothalamus antérieur est subdivisé en deux portions, la première communiquant avec l'adénohypophyse, tandis que la seconde communique avec la neurohypophyse. La portion de l'hypothalamus qui communique avec la neurohypophyse est appelée le système magnocellulaire, l'autre étant appelé le système parvocellulaire.
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Hypothalamus. -
Complexe hypothalamo-hypophysaire. -
Anatomie de l'hypothalamus.
Fonction du complexe hypothalamo-hypophysaire
Après avoir vu l'anatomie de l'hypothalamus et de l'hypophyse il est maintenant temps de voir à quoi ces deux structures servent. Le complexe hypothalamo-hypophysaire peut être vu comme un centre de commande de nombreuses fonctions végétatives : il commande le système nerveux autonome. Il est composé d'un grande nombre de noyaux qui ont chacun une fonction spécifique. Nous n'allons pas faire la liste de ces noyaux (ce qui serait trop long), mais simplement indiquer que la plupart servent à maintenir des paramètres vitaux, comme la pression sanguine, le rythme cardiaque, la sensation de faim, ou de soif, la transpiration, la température corporelle, etc. Dans les chapitres précédents, nous avons vu les noyaux suprachiasmatique et préoptiques, chargés respectivement des rythmes circadiens et de l'homéostasie du sommeil. On pourrait aussi citer le noyau des corps mamillaires, impliqué dans la mémoire…
Le complexe hypothalamo-hypophysaire libère des hormones dans le sang. Cependant, il doit libérer juste ce qu'il faut d'hormone pour obtenir l'effet désiré. Pour cela, le complexe est gouverné par un mécanisme dit de rétro-inhibition. Dans le détail, une hormone va inhiber directement ou indirectement sa propre production. Les teneurs en hormones sont ainsi maintenues à des niveaux acceptables, conformes à ce qui est demandé par l'organisme.
Hormones produites par l'hypophyse
L'adénohypophyse est la glande proprement dite : c'est le lieu de sécrétion des hormones. L'adénohypophyse produit diverses hormones, les plus connues étant :
- l'hormone de croissance, qui fait grandir et répare les tissus ;
- la prolactine, qui fait grossir les seins et induit la lactation ;
- l'hormone corticotrope, qui déclenche la libération d'adrénaline et de noradrénaline par le pancréas ;
- des endorphines qui calment la douleur ;
- la vasopressine, ou hormone antidiurétique, qui contrôle le volume d'eau dans les reins et le sang ;
- l'ocytocine, impliquée dans l'accouchement et les relations affectives.
Fait étrange, ces hormones sont libérées sous l'influence de l'hypothalamus. Celui-ci ordonne la libération des hormones par l'hypophyse en...libérant des hormones dans le sang, hormone à destination de l'hypophyse. L'hypothalamus produit une hormone intermédiaire, qui agit sur l'hypophyse et uniquement sur celle-ci. Cette hormone intermédiaire stimule la libération de l'hormone finale par l'hypophyse. Le transfert des hormones intermédiaires s'effectue par un lacis de vaisseaux sanguins, localisés au niveau de l'infundibulum (la tige qui relie hypothalamus et hypophyse). Ce lacis prend naissance au niveau de l'artère hypophysaire supérieure, qui se subdivise en un ensemble de capillaires, aux contact de l'hypothalamus, qui absorbent les hormones intermédiaires. Ces capillaires se rejoignent au niveau de l'infundibulum pour former la veine hypophysaire portale. Celle-ci se subdivise encore en un lacis de vaisseau sanguins au contact de l'hypophyse, qui transmettent les hormones intermédiaires à l'hypophyse. Ceux-ci se rejoignent pour former une veine, dans laquelle circulent les hormones finales.
La neurohypophyse est une extension de l'hypothalamus, qui ne secrète pas d'hormone, mais sert de réservoir à diverses hormones produites par l'hypothalamus. Ces hormones sont essentiellement l’ocytocine et la vasopressine. Ces deux hormones sont secrétés par deux noyaux de l'hypothalamus : le noyau supra-optique pour l'ocytocine et le noyau paraventriculaire pour la vasopressine. Ces deux noyaux émettent des axones vers a neurohypophyse, qui se charge de les libérer dans le sang.
Hormones produites par l'hypothalamus
L'hypothalamus produit diverses hormones, certaines étant à destination de l'hypophyse, d'autres étant directement relâchées dans la circulation générale. Une bonne part des hormones à destination de l'hypophyse stimule ou inhibe la production de prolactine, d'hormone de croissance, etc. L'hypothalamus produit notamment de la vasopressine (aussi appelée hormone anti-diurétique), de l’ocytocine, et de l'hormone de croissance, qui sont ensuite envoyées et libérée dans l'hypophyse. Enfin, l'hypothalamus peut aussi produire de la thyrotropin-releasing hormone release et de la corticotropin-releasing hormone release, des hormones qui stimulent la libération de corticotrophine et de la thyrotrophine par l'hypophyse.
Résumé
Axes hormonales
L'hypothalamus et l'hypophyse libèrent des hormones dans le sang, qui vont activer d'autres organes. Par exemple, la thyroïde ou les glandes surrénales sont activées et stimulées par des hormones hypophysaires. Ces voies d'actions hormonales sont appelées des axes hypothalamiques. Détaillons celles-ci.
Axe hypothalamico-hypophyso-thyroïdien
Le complexe contrôle aussi la libération/production des hormones thyroïdes. Pour rappel, la thyroïde est une glande, située à la base du cou, qui produit de la triiodothyronine (T3), de la thyroxine (T4) et de la calcitonine. Son rôle est de réguler le métabolisme : les diverses hormones produites par la thyroïdes poussent les cellules à consommer de l'énergie, ce qui augmente donc le métabolisme. Un contrôle adéquat de la production de ces hormones est donc absoluement nécessaire, tout dysfonctionnement se traduisant par des déficits divers, potentiellement graves.
La production des hormones thyroïdiennes est stimulée par une hormone sécrétée par l'hypophyse : la TSH (Thyroid Stimulating Hormon). Cette hormone est produite sous l'influence de l'hypothalamus. Celui-ci produit de la TRH (thyrotropin releasing hormone ou thyroliberine), qui stimule la production de TSH par l'hypophyse. La thyroïde envoie un signal inhibiteur à l'hypothalamus et l'hypophyse, afin de réguler la production de TRH et de TSH (et donc d'hormones thyroïdiennes).
Axe hypothalamico-hypophyso-adrénalien
On peut mentionner l'implication du complexe hypothalamo-hypophysaire dans la réaction au stress. Tout stress, physiologique ou psychique, entraine la libération dans le sang d'hormones du stress (des glucocorticoïdes), l'adrénaline et le cortisol étant les principales. Celles-ci sont secrétées par des glandes situées au sommet des reins, les glandes surrénaliennes. La libération de ces hormones par les surrénales est cependant commandée par l'hypophyse, qui doit enclencher la libération des hormones du stress dans le sang. Pour cela, elle utilise un intermédiaire hormonal , libéré dans le sang et capté par les surrénales : l'hormone adrénocorticoide, ou ACTH. La production d'ACTH est stimulée par l'hypothalamus, qui libère une "hormone" à destination de l'hypophyse : le facteur de libération de l'ACTH, ou CRH. Il faut cependant signaler que cette hormone est produite tant que le niveau d'hormones du stress reste bas. Quand le niveua de ces hormones augmente trop, la production d'ACTH par l'hypophyse est inhibée.
On peut signaler que ces hormones du stress agissent certes sur l'hypothalamus et l'hypophyse, mais aussi sur d'autres aires cérébrales. Elles agissent notamment sur l'amygdale (impliquée dans la régulation des émotions) et l'hippocampe (impliqué dans la mémorisation). Cet effet serait impliqué, d'une manière ou d'une autre, dans la genése des troubles anxio-dépressifs.
Axe hypothalamico-hypophyso-gonadique
L'hypophyse agit sur la libération des hormones sexuelles dans le sang. Ce processus est impliqué dans la genèse des caractères sexués lors de la vie fœtale, ainsi que de l’adolescence. Elle agit notamment en stimulant la production de testostérone et d’œstrogènes dans les testicules et les ovaires. L'hypophyse produit deux hormones "sexuelles" : l'hormone lutéinisante et l'homone folliculo-stimulante. Les deux hormones agissent sur des cibles différentes. Cependant, leur libération est stimulée par la même hormone au niveau de l'hypothalamus : la GnRH (Gonado Tropin Releasing Hormone).
Hormone de croissance
L'adénohypophyse secrète de l'hormone de croissance dans le sang. L'hormone de croissance va, au niveau du foie, être transformée en IGF-1 et IGF-2, deux hormones à l'effet similaire à celui de l'hormone de croissance. Cette hormone de croissance a de nombreux effets sur les cellules du corps, toutes les cellules étant sensibles à cette hormone. L'effet principal est une croissance des muscles et des tissus adipeux. Outre cet effet sur la croissance, l'hormone de croissance stimule la division cellulaire, que ce soit dans la peau, l'intestin, ou ailleurs. De plus, elle augmente la consommation de sucre dans le foie, de protéines dans les muscles et de graisses par les tissus adipeux. L'ensemble de ces effets agit de manière synergique pour donner l'effet le plus visible de l'hormone de croissance : comme son nom l'indique, l'hormone de croissance fait grandir. Des désordres de la sécrétion d'hormone de croissance entrainent soit un nanisme, soit une augmentation pathologique de la taille. L'IGF 1 et 2 ont une demi-vie largement supérieure à celle de l'hormone de croissance. Leur effet principal est qu'elle stimule la croissance des os. Là où l'hormone de croissance dure quelques minutes avant de disparaitre, les IGF demeurent dans le sang durant plusieurs heures, voire plusieurs jours dans le sang.
Il faut noter que l'hormone de croissance inhibe sa propre production, ce qui permet de limiter sa sécrétion au strict minimum. La sécrétion d'hormone de croissance suit un rythme de 24 heures, relativement stable chez tous les individus. Dans les grandes lignes, la production d'hormone de croissance est maximale durant la nuit, et en fin de journée. La majorité de la sécrétion a lieu durant la nuit, de préférence dans les stades de sommeil lent profond. De même, cette hormone est surtot sécrété dans les premières décennies de vie, la production étant maximale durant l'enfance, diminue légèrement à l'adolescence, et se réduit de plus en plus avec l'âge. Ce qui est cohérent avec la croissance au fil des âges. Rappelons cependant que l'hormone de croissance ne fait pas que faire grandir, et stimule la division cellulaire tout au long de la vie.
Fazit
On pourrait croire qu'il n'y a plus grand chose à dire sur l'hypothalamus. Mais nous n'avons pas encore parlé de son implication dans le sommeil, implication pourtant fondamentale dans notre vie de tous les jours. Le fait est que l'hypothalamus gère le sommeil et l’alternance jour-nuit d'un manière assez spéciale. Par exemple, il n'agit pas sur l'hypophyse, mais sur une autre glande : la glande pinéale. Mais tout cela, nous allons le voir dans deux chapitres distincts : le premier parlera des rythmes circadiens, tandis que l'autre se focalisera plus sur le sommeil au sens large.