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