Université TZ

Module de Biochimie

Glucide Lipide Protéine Equilibre A/B - Vitamine HORMONOLOGIE

HORMONOLOGIE

Généralités : Importance des Hormones.

Mécanisme d’action. Dr Dahmani Hypophyse – Hypothalamus. Dr

Chibah Thyroïde. Dr Dahmani Surrénale - Gonades. Dr Sifer

Plan

Système de communication. Système de communication par

messager chimique. Hormone : définition – structure –

classification – métabolisme – transport …

Régulation. Exploration.

Procaryote

Généralement Organisme Monocellulaire

indépendant

NourrirMétabolis

me

Déplacer

ReproduireDéfend

re

Eucaryote ????

Organisme MulticellulaireStructure complexe hiérarchisée

Structure complexe hiérarchisée

Macromolécule

Macromolécule –> cellule

Macromolécule –> cellule –> tissu

Macromolécule –> cellule –> tissu –> organe

Macromolécule –> cellule –> tissu –> organe –> organisme

Cellules spécialisés

avec une fonction bien

précise

Eucaryote

Organisme Multicellulaire

Structure complexe hiérarchisée

Organisé en tissu et organeCellules spécialisées avec une fonction bien précise

Cerveau

Foie

Rein

Pancréas

Sang

Poumon

Cœur

…

Organisme Multicellulaire à divers fonctions : Métabolisme, défense, croissance, différentiation, reproduction, ….

Pour coordonner les différentes activités et assurer un

fonctionnement harmonieux de l’organisme.

Glucose

Cerveau

Pancréas

Foie

Communication

Glucose

Un malentendu

Dysfonctionnement du système

de communication

Maladie

Conflit

en gros L’humain dispose de deux systèmes d’information :

Le système électrique Le système chimique- Système nerveux (cerveau,

nerf, etc.)- Extrêmement rapide- Direct

- Système endocrinien (glandes, hormones, cibles)

- De très rapide à très lent.- Passe par la circulation (sang).

Le système chimique

- Système endocrinien (glandes, hormones, cibles)

- De très rapide à très lent.- Passe par la circulation (sang).

Récepteur

Messager chimique

Réponse cellulaire

Transduction du signal

Cellule émettrice  Cellule réceptrice

Communication Cellule émettrice

Messager chimique

Cellule réceptrice

Par voie nerveuse :Transmission synaptique Neurone Neuro-

transmetteur

NeuroneC .musculaireC. Sécrétrice

Par voie humorale :Transmission Neuroendocrine

Transmission endocrine

Neurone

Cellule glandulaire

Neurohormone

Hormone

Cellule

Cellule

Par voie locale :Transmission paracrineTransmission autocrine

CelluleCellule

Médiateur locaux

Autre celluleMême cellule

3 types de communication :

Par voie nerveuse :Transmission synaptique

Communication Cellule émettrice

Messager chimique

Cellule réceptrice

Par voie nerveuse :Transmission synaptique Neurone Neuro-

transmetteur

NeuroneC .musculaireC. Sécrétrice

Par voie humorale :Transmission Neuroendocrine

Transmission endocrine

Neurone

Cellule glandulaire

Neurohormone

Hormone

Cellule

Cellule

Par voie locale :Transmission paracrineTransmission autocrine

CelluleCellule

Médiateur locaux

Autre celluleMême cellule

3 types de communication :

Par voie humorale : Transmission Neuroendocrine

Communication Cellule émettrice

Messager chimique

Cellule réceptrice

Par voie nerveuse :Transmission synaptique Neurone Neuro-

transmetteur

NeuroneC .musculaireC. Sécrétrice

Par voie humorale :Transmission Neuroendocrine

Transmission endocrine

Neurone

Cellule glandulaire

Neurohormone

Hormone

Cellule

Cellule

Par voie locale :Transmission paracrineTransmission autocrine

CelluleCellule

Médiateur locaux

Autre celluleMême cellule

3 types de communication :

Par voie humorale :Transmission endocrine

Communication Cellule émettrice

Messager chimique

Cellule réceptrice

Par voie nerveuse :Transmission synaptique Neurone Neuro-

transmetteur

NeuroneC .musculaireC. Sécrétrice

Par voie humorale :Transmission Neuroendocrine

Transmission endocrine

Neurone

Cellule glandulaire

Neurohormone

Hormone

Cellule

Cellule

Par voie locale :Transmission paracrineTransmission autocrine

CelluleCellule

Médiateur locaux

Autre celluleMême cellule

3 types de communication :

Par voie locale :Transmission paracrineTransmission autocrine

- Transmission synaptique- Transmission paracrine- Transmission autocrine

Courte distance

communication rapide à très rapide

Par voie nerveuse :Transmission synaptique

Par voie locale :Transmission paracrineTransmission autocrine

-Transmission endocrine-Transmission Neuroendocrine Longue

distance

communication lente à rapide

Passe par la circulation sanguine

Par voie humorale : Transmission Neuroendocrine

Par voie humorale :Transmission endocrine

Transmission synaptique

Libération du signal dans la fente synaptique

Mode endocrine

Libération du signal dans le compartiment sanguin

Mode paracrine

Libération du signal dans un compartiment de volume

réduit

Transmission synaptique

Libération du signal dans la fente synaptique

Mode endocrine

Libération du signal dans le compartiment sanguin

Mode paracrine

Libération du signal dans un compartiment de volume

réduit

Système endocrinien C’est l’ensemble des glandes qui produisent,

stockent et sécrètent des hormones ou d’autres substances chimiques.

Elles sont réparties dans l’organisme et produisent quelques 50 hormones différentes.

Organisation des Glandes

Hormones Signaux chimiques qui permettent aux

cellules de communiquer.

Substances chimiques : Messager chimique, Molécule informative, Hormone, …

Synthétisées par des cellules spécialisées, généralement organisées en glandes endocrines,

Sécrétées dans le milieu intérieur (ex. sang), Elles se fixent sur des récepteurs

protéiques spécifiques (membranaires ou intracellulaires) présents au niveau des cellules cibles.

Rôle et fonction des hormones

Pour coordonner les différentes activités et assurer un

fonctionnement harmonieux de l’organisme.

Rôle et fonction des hormones 

Très nombreux rôles dans divers domaines

Reproduction

Métabolisme

(énergétique)

DéfenseHoméostasi

e

Croissance ….

Caractéristique

Active à des concentration faible (de l’ordre du micro 10-6 ou du pico 10-12 mol/l),

=> un indicateur sur l’activité des glandes.

Classification

Elle peut être basée sur différents critères :

Structuraux, Physico-chimiques, Physiologiques, Mode d’action.

Classification

Elle peut être basée sur différents critères :

Structuraux, Physico-chimiques, Physiologiques, Mode d’action.

Selon la structure

Hormones Stéroïdes :

Stéroïdes à 21 carbones : * progestérone. * Les

glucocorticoïdes : cortisol. * Les

minéralocorticoïdes : aldostérone.

Stéroïdes à 19 carbones : * Les androgènes :

testostérone.

Stéroïdes à 18 carbones : * Les œstrogènes : œstradiol.

Classification

Elle peut être basée sur différents critères :

Structuraux, Physico-chimiques, Physiologiques, Mode d’action.

Physico-chimique : en fonction de leur solubilité

Hormones Hydrosolubles : Hydrophiles – lipophobes

Stockées dans des granules. Agissent via des récepteurs membranaires

(pénètrent pas à l’intérieur de la cellule).

Hormones Liposolubles : Hydrophobes - lipophiles Libérées au fur et à mesure de leur biosynthèse. Agissent via des récepteurs intracellulaires

(pénètrent à l’intérieur de la cellule).

Classification

Elle peut être basée sur différents critères :

Structuraux, Physico-chimiques, Physiologiques, Mode d’action.

Classification Physiologique : en fonction du lieu de synthèse.

Hormones Hypothalamiques : Releasing Hormone, libérine, statine.

Hormones Hypophysaires : Stimuline, tropine.

Hormones des glandes périphériques : sexuelles, placentaires, thyroïdiennes, corticosurrénaliennes, pancréatiques, ...etc.

Classification

Elle peut être basée sur différents critères :

Structuraux, Physico-chimiques, Physiologiques, Mode d’action.

Classification selon le mode d’action : Agissent sur les récepteurs membranaires

RM : les hormones hydrophiles : RM Couplé à Protéine G, RM à activité enzymatique ou couplé à une

enzyme,

RM canal ionique … etc.

Agissent sur les récepteurs nucléaires RN: les hormones lipophiles, interagissent directement avec l’ADN comme facteur de transcription pour régler l’expression de gène

Biosynthèse et sécrétion

Biosynthèse et sécrétion

Hormones dérivant des acides amines :

Hormones médullosurrénaliennes : Catécholamines

Thyroglobuline

Iodure T4 T3

Biosynthèse et sécrétion

Hormones thyroïdiennes :

Biosynthèse et sécrétion

Hormones protéiques :La synthèse comporte les étapes

classiques d’une synthèse protéique à savoir :

Stockage dans des granules de sécrétion, puis libération du leur contenu dans le sang.

TRANSCRIPTIONTRADUCTION

STOCKAGE

MATURATION

SECRETION

Biosynthèse et sécrétion

Hormones stéroïdes :Produites en fonctions des besoins, elles dérivent toutes du cholestérol, avec des

différences dans le nombre de carbone, des doubles liaisons et des groupements fonctionnels (hydroxyle, cétone, et aldéhyde),

Certains stéroïdes formés sont considérés comme des pré-hormones, peu ou pas actifs, utilisés par d’autres cellules pour synthétiser des hormones actives.

Biosynthèse et sécrétion

Hormones Eicosanoides : dérivent de l’arachidonate (Acide gras de 20 atomes, et 4 doubles liaisons)

Transport

Transport

Dans le cas du système autocrine et paracrine, l’hormone agit in situ  (pas besoin de transporteur) : prostaglandine, hormones hypothalamiques…etc.

 

TransportDans la majorité des cas l’hormone rejoint la

cellule cible par le sang :

Les hormones hydrophiles ( peptidique, adrénaline…) circulent sous forme libre,

Quelques exceptions :CRH, IGF, vasopressine et ocytocine sont

liées à des transporteurs protéiques spécifiques.

TransportLes hormones hydrophobes (thyroïdiennes,

stéroïdiennes…) nécessitent un transporteur, et elles circulent sous :

forme liée à un transporteur spécifique, forme liée à un transporteur non spécifique

(albumine), forme libre.

Seule la forme libre est active, elle constitue avec la forme liée à l’albumine une fraction immédiatement disponible.

Transport

Rôle du transporteur : Il protège l’hormone d’une éventuelle

dégradation, il libère l’hormone au fur et à mesure en

fonction des besoins, donc il constitue un réservoir tampon entre les cellules productrices et les cellules cibles,

Il facilite le transfert membranaire de ces hormones.

Métabolisme périphérique

Métabolisme périphérique 

Une bonne partie de l’hormone en circulation subit un métabolisme périphérique qui donne :soit une forme plus active, soit une forme inactivée avant d’être éliminée.

Au niveau tissulaire : transformation de la T4 en T3 (plus active).

Au niveau du foie : siège principal du catabolisme qui entraine la perte de l’activité biologique de l’hormone.

Métabolisme périphérique 

Au niveau du rein : métabolisme et élimination par filtration.

Métabolisme périphérique 

Mécanisme d’action des hormones

Mécanisme d’action

Réponse

Hormone

La transduction du signal

Cellule cible

Mécanisme d’action

1. Action directe sur un gène (ADN) Surtout les hormones stéroïdes.

2. Via un second messager Surtout hormones protéiques.

Récepteur Hormonal

Le récepteur est une protéine qui se trouve au niveau de la cellule cible, elle reconnait spécifiquement l’hormone et va transmettre le signal à l’intérieur de la cellule (transduction).

  

Spécificité : c’est ce qui permet au récepteur de reconnaitre et de capter une hormone donnée et de la distinguer parmi les autres substances à structure chimique proche.

Haute Affinité: Elle assure la fixation de l’hormone malgré sa très faible concentration.

R + H ↔ RH La constante de dissociation du complexe

Kd= [H].[R]/[HR],

plus Kd est faible, plus l’affinité est élevée.

Saturabilité :

Le nombre limité et fini de récepteur par cellule, restreint la réponse cellulaire en cas d’excès d’hormones, ce qui implique une possibilité de régulation.

Réversibilité:

La nature faible (non covalente) de la liaison hormone – récepteur permet une dissociation facile et rapide du complexe, c’est la concentration de l’hormone qui conditionne la formation ou la dissociation du complexe, et par conséquent, le déclenchement, l’arrêt, et l’intensité de la réponse.

Couplage : la fixation de l’hormone au récepteur permet la transmission du signal et l’induction d’une réponse cellulaire = Activité intrinsèque.

Spécificité + affinité

Transduction

Réponse

Notion agoniste et antagoniste : On appelle agoniste toute substance qui présente à la fois une affinité pour le récepteur et une activité intrinsèque, en revanche, on appelle antagoniste toute substance qui diminue l’action de l’agoniste.

Exemple : Les glucocorticoïdes se fixent sur les

récepteurs de la progestérone et entraine leur blocage, ce sont des antagoniste.

Spécificité + affinité

Pas de Transduction

Pas de Réponse

CASCADE DE SIGNALISATION ET AMPLIFICATION :

ainsi, une seule molécule de glucagon induit la production de 106 à 108

molécules de glucose.

Plus il y a de niveaux intermédiaires et plus l’amplification est importante

Glucagon

Glucose

Importance de la régulation

DEVENIR DU COMPLEXE HORMONE - RÉCEPTEUR :

Après activation et transduction du message, le complexe H-R est désactivé, et chaque élément peut être dégradé ou recyclé :

L’hormone est dégradé in situ ou remise à la circulation pour être métabolisée,

Le récepteur est désactivé par formation d’un complexe avec des protéines ou internalisé puis recyclé.

Mécanisme de régulation 

Régulation maintenir la concentration de l’hormone

circulante dans un intervalle approprié.

REGULATION

La production d’hormones doit, en permanence, s’adapter de manière très précise aux besoins de l’organisme placé dans un environnement variable.

REGULATION

Régulation

On peut distinguer schématiquement deux mécanismes de régulation :

La régulation centrale qui fait intervenir l’axe Hypothlamo-hypophysaire. (ex. hormone thyroïdienne)

La régulation homéostatique ex. insuline / Glycémie

NOTION DE RÉTROACTION :

L’augmentation de la concentration d’hormone dans le sang provoque la diminution de sa libération.

L’augmentation de la concentration des substances sécrétées par les cellules cibles dans le sang provoque la diminution de la libération de l’hormone qui contrôle cette substance ( ex. Glucose pour le Glucagon).

La plupart des hormones sont régulées par RÉTROACTION NÉGATIVE (aussi appelée RÉTRO-INHIBITION).

HIÉRARCHIE DU SYSTÈME HORMONAL :

Les systèmes hormonaux sont souvent reliés les uns les autres, l’exemple le plus important est l’axe hypothalamo-hypophysaire, qui est contrôlé par le système nerveux central.

  Les hormones périphériques, ou les

métabolites peuvent exercer sur la glande périphérique, l’hypophyse, ou l’hypothalamus un rétrocontrôle, en général négatif, pour réguler leurs concentrations.

HYPOTHALAMUS

HYPOPHYSE

H3

H1

H2

HYPOTHALAMUS

HYPOPHYSE

GLANDE périphériqu

e

Organe Cible

Réponse cellulaire

SNC

Hypothalamu

s

Antéhypophyse

ThyroïdeFoie

CartilageSurrénales Gonades Prolactin

e

Libérines // Statines

Stimulines

Hormones Périphériques

10-15 – 10-12 M

10-9 M

10-6 M

TROIS TYPES DE STIMULUS PEUVENT ACTIVER LA SÉCRÉTION D’UNE HORMONELa sécrétion hormonale n’est pas

uniforme. Elle peut suivre : un rythme saisonnier (chez certains

animaux), mensuel (ex. cycle menstruel),

circadien ou nycthéméral (= journalier, ex. pic matinal du cortisol)

ou encore pulsatile (toute les 20 minutes, pour la GnRH).

1. Stimulus hormonal Une hormone

provoque la sécrétion d’une autre hormone

2. Stimulus humoral Une modification

d’un paramètre physiologique provoque la sécrétion d’une hormone (taux de glucose ou de calcium dans le sang).

3. Stimulus nerveux Un influx nerveux

provoque la sécrétion d’une hormone par une glande.

Un malentendu

Dysfonctionnement du système

de communication

Pathologie

Pathologie hormonale

Exploration hormonale

GLANDE

TISSU CIBLE

METABOLISME

DE L’HORMONE

Pathologie hormonale

Hyposécrétion

Hypersécrétion

Absence de récepteurs

Récepteurs non fonctionnels

Inactivation

Anomalies du transport

MÉTHODES DE DOSAGES

Méthodes biologiques : Historique. Méthodes chimiques : ex. chromatographie

Méthodes immunologiques : - Basées sur les caractères antigéniques des

hormones, - La réaction Ag-Ac est révélée à l’aide d’un

marqueur greffé sur l’Ag ou l’Ac : dérivé fluorescent, une substance

luminescente, un radio-isotope, ou une enzyme.

Hormone dans

l’échantillon

Anticorpsdans le réactif

Marqueur

Spécificité

Méthode par compétition ou indirecte

compétition entre l’hormone à doser et l’hormone marquée.

Méthode immunométrique ou directe « sandwich » 

utilisant un premier Ac fixé sur la paroi du support réactionnel, et un second Ac qui porte le marqueur.

Par compétitionMoins précise pour les concentrations

faiblesQuantité limitée de réactifDifficile à automatiserAdaptée aux petites molécules Par sandwichPréciseExcès de réactifPlus couteuse (2 Ac)Adaptée aux protéinesTrès spécifique.

Prélèvement :

Le Prélèvement peut être : Sang , Urine Salive, Glande (biopsie), Organe cible.

Il existe deux possibilités complémentaires de l’exploration des troubles endocriniens :

Exploration statique : Dosage sanguin ou urinaire de l’hormone,

qui peut nous renseigner sur l’état de la sécrétion glandulaire (Hypo ou Hyper).

STRATÉGIE D’EXPLORATION HORMONALE

STRATÉGIE D’EXPLORATION HORMONALE

Hypothalamus

Hypophyse

GLANDE

H 2

H 1

H 3

Exploration dynamique : Dosage sanguin, après avoir suivi un

protocole bien codifié (ex. injection d’une substance, ou régime particulier…etc.), qui nous renseigne sur l’origine du trouble.

Test de stimulation Hyposécrétion Test de freinage Hypersécrétion

STRATÉGIE D’EXPLORATION HORMONALE

Exemple

Un Autre Exemple