Module 1 : Hormones
Introduction
Le présent module porte sur les hormones*. Agissant de concert avec le système nerveux, les hormones jouent un rôle important dans la coordination et le contrôle de diverses activités physiologiques.
Structure du module
Ce module ne comporte qu’un seul chapitre :
Chapitre 1 : Hormones
Objectifs d’apprentissage
Après la lecture de ce chapitre, vous devriez être en mesure d’atteindre les objectifs suivants :
- Définir le terme « hormone » .
- Savoir distinguer les hormones locales des hormones circulantes.
- Comparer la nature chimique et la demi-vie des trois types d’hormones circulantes.
- Énumérer deux mécanismes de rétroaction internes et trois mécanismes de régulation externes dont les hormones dépendent.
- Décrire la biosynthèse, le transport et le métabolisme des hormones.
- Énumérer trois modes d’action des hormones.
Définition d’hormone
Les hormones sont des messagers chimiques du système endocrinien véhiculés par le sang, depuis leur lieu de synthèse, vers les tissus cibles.
Les hormones régulent les activités des tissus cibles. Ces derniers peuvent avoir des récepteurs sur lesquels les hormones se fixent. Les hormones peuvent agir sur certains types de cellules seulement, sur des organes particuliers ou sur tout l’organisme.
Les hormones prennent part à la régulation d’une vaste gamme de processus physiologiques dont le développement et la maturation, la reproduction, l’apport énergétique aux tissus et le maintien de l’équilibre hydro-électrolytique.
Hormones locales et hormones circulantes
On distingue les hormones agissant localement de celles qui le font sur l’ensemble de l’organisme. Les hormones locales interviennent sur un tissu cible spécifique situé à proximité de leur lieu de synthèse, tandis que les hormones circulantes sont transportées par le sang ou d’autres voies et exercent leurs effets sur des tissus cibles éloignés. Certaines de ces dernières, comme l’hormone de croissance* et l’hormone thyroïdienne*, agissent sur tous les tissus de l’organisme, alors que d’autres ne le font que sur des tissus cibles spécifiques. Les hormones circulantes sont sécrétées par les glandes endocrines* (tableau 1.1-1).
Différents types d’hormones circulantes
Du point de vue chimique, les hormones circulantes se classent en trois groupes :
- les hormones stéroïdes* ;
- les hormones peptidiques* ;
- les hormones dérivées d’acides aminés*.
1) Hormones stéroïdes
La structure chimique des hormones stéroïdes se caractérise par la présence d’un cycle stéroïdien. Ce sont les chaînes latérales du cycle stéroïdien qui déterminent l’action biologique spécifique de chaque hormone. Les hormones stéroïdes ont une demi-vie plus longue que les hormones peptidiques et les hormones dérivées d’acides aminés et peuvent demeurer jusqu’à 120 minutes dans la circulation sanguine.
2) Hormones peptidiques
Les hormones peptidiques sont constituées de chaînes d’acides aminés*, pouvant en comporter de trois à quelques centaines. Leur demi-vie peut varier de 5 à 30 minutes.
3) Hormones dérivées d’acides aminés
Les hormones dérivées d’acides aminés proviennent toutes de la tyrosine. Leur demi-vie est habituellement inférieure à 5 minutes.
Régulation hormonale
1) Mécanisme de rétroaction négative interne
La concentration des hormones dépend des glandes responsables de leur production. Elle augmente ou diminue en réponse aux signaux inhibiteurs ou stimulateurs parvenant à la glande. C’est ainsi que l’élévation des concentrations d’une hormone donne le signal à la glande d’en diminuer la sécrétion, ce qui ramène les concentrations à la normale. Par contre, si les concentrations de l’hormone chutent sous la normale, la sécrétion est stimulée afin de les ramener à ce niveau. Cette activité d’autorégulation est appelée rétroaction négative* (figure 1.1-1).
Les mécanismes de rétroaction négative de différentes hormones peuvent être reliés entre eux par un phénomène appelé signal hormonal*. Considérons que deux glandes, A et B, sont interdépendantes (figure 1.1-2). La glande A sécrète l’hormone A, qui inhibe la sécrétion de l’hormone B par la glande B. L’hormone B stimule la sécrétion de l’hormone A par la glande A. Lorsque la concentration d’hormone A augmente, la libération de l’hormone B est inhibée. Comme l’hormone B est nécessaire pour la libération de l’hormone A, la chute de concentration d’hormone B entraîne l’inhibition de la sécrétion de l’hormone A, ce qui se traduit par un retour à la normale de la concentration d’hormone A.
2) Mécanismes de régulation externes
En plus du mécanisme de rétroaction interne de la sécrétion hormonale, bien des glandes endocrines sont affectées par des mécanismes de régulation externes.
La sécrétion hormonale par certaines glandes endocrines peut être stimulée par des neurones sympathiques* ou parasympathiques*. De plus, les hormones de l’hypothalamus* et de son prolongement, l’hypophyse postérieure*, sont sous la dépendance directe de neurones de l’encéphale.
La sécrétion de certaines hormones est fonction des concentrations plasmatiques de certains sels minéraux ou nutriments organiques. Par l’entremise d’un mécanisme de rétroaction négative, l’hormone régule la concentration plasmatique du sel minéral ou du nutriment dont dépend sa sécrétion. Prenons l’exemple du calcium. La baisse des concentrations de calcium stimule la libération de l’hormone parathyroïdienne (PTH)*, qui augmente les concentrations de calcium. La hausse des concentrations de calcium entraîne la diminution de la sécrétion de PTH.
Les hormones peuvent également être soumises à un rythme circadien*. Ainsi, la concentration de cortisol*, libéré par le cortex des glandes surrénales*, diffère selon l’heure de la journée. Le cycle menstruel, qui se caractérise par des concentrations hormonales qui varient selon une périodicité de 28 à 30 jours, en constitue un autre exemple.
Biosynthèse des hormones
Les hormones sont généralement produites sous forme de précurseurs qui sont convertis ultérieurement en une forme active. Les précurseurs des hormones sont appelés prohormones, tandis que les précurseurs des prohormones sont connus sous le terme de pré-prohormones.
Les hormones sont en général stockées dans la glande où elles sont produites et libérées par des cellules sécrétoires dans le liquide extracellulaire (habituellement le sang).
Transport des hormones
Comme elles sont hydrosolubles, les hormones peptidiques sont pour la plupart transportées sous forme dissoute dans l’eau du plasma.
Par contre, les hormones thyroïdiennes et la plupart des hormones stéroïdes circulent dans le sang partiellement liées à des protéines sériques. Ces transporteurs protéiques sont en quelque sorte un réservoir d’hormones, puisque seule l’hormone libre (non liée) peut exercer son effet sur les tissus cibles. À mesure que les hormones libres sont utilisées, les hormones liées se détachent de la protéine qui les transporte et deviennent ainsi des hormones libres capables d’agir sur les tissus cibles.
Métabolisme hormonal
Le foie et les reins sont les principaux organes responsables du métabolisme hormonal. Les hormones sont parfois métabolisées par les cellules sur lesquelles elles agissent. Les hormones peptidiques et les catécholamines* (telles que l’adrénaline* et la noradrénaline*) sont très vulnérables à la dégradation par les enzymes présentes dans le sang ou les tissus ; leur passage dans la circulation tend donc à être bref. Les hormones liées aux protéines sont moins vulnérables à la dégradation enzymatique ; leur élimination peut donc prendre des heures, voire des jours.
Dans certains cas, le métabolisme d’une hormone a pour effet d’activer cette dernière plutôt que de la désactiver. Ainsi, la thyroxine* circulante est convertie en triiodothyronine*, une substance plus active.
Modes d’action des hormones
Les hormones exercent leurs effets à l’échelon cellulaire en quantités infimes.
Elles se lient à des récepteurs spécifiques situés sur la membrane cellulaire ou à l’intérieur du noyau de la cellule cible.
Ces récepteurs ont une affinité et une spécificité très élevées pour l’hormone qui leur est destinée. Ainsi, ils ne se lient généralement qu’avec un seul type d’hormone et sont ensuite réfractaires à libérer l’hormone en question.
Les hormones agissent selon trois modes courants. Elles peuvent :
- contrôler le passage transmembranaire de substances chimiques ;
- modifier l’activité d’enzymes à l’intérieur de la cellule ;
- modifier la fonction de gènes dans le noyau cellulaire.
Les hormones peuvent modifier la capacité des cellules cibles de réagir à leur présence par l’entremise d’une régulation des récepteurs hormonaux. Ainsi, l’exposition prolongée de la cellule cible à des concentrations faibles d’une hormone entraîne l’augmentation du nombre de récepteurs de l’hormone (régulation positive). À l’inverse, l’exposition prolongée de la cellule cible à de fortes concentrations de l’hormone entraîne la diminution du nombre de récepteurs (régulation négative).
1) Transport transmembranaire
Les hormones peuvent contrôler le passage de substances chimiques à l’intérieur et à l’extérieur des cellules. Elles peuvent agir à la fois sur le transport passif* et le transport actif*. Ce mode d’action est habituellement rapide et ne prend que quelques secondes ou quelques minutes. La capacité de l’insuline* à accroître la vitesse de pénétration du glucose* dans les cellules est un exemple de cette fonction. L’insuline, l’hormone de croissance, l’hormone thyroïdienne et le glucagon* peuvent tous accélérer le transfert des acides aminés dans les cellules.
2) Activation enzymatique
Certaines hormones peuvent modifier une activité enzymatique préexistante, ce qui se répercutera sur les processus métaboliques au coeur de la cellule. Leurs effets peuvent se manifester en quelques minutes ou en quelques heures.
Les hormones peuvent agir sur l’enzyme directement ou par l’entremise d’un second messager tel que l’AMP cyclique* (AMPc).
3) Modification de la fonction des gènes
Les hormones stéroïdes et thyroïdiennes peuvent traverser la membrane cellulaire et se lier à des récepteurs à l’intérieur du noyau, d’où elles régulent la synthèse des protéines. Dans le noyau, le complexe hormone-récepteur se lie au matériel génétique (chromatine*) de la cellule. Cette liaison déclenche la synthèse d’un nouvel ARN messager (ARNm)* à partir de l’ADN. L’ARN messager indique aux ribosomes* de la cellule de synthétiser des protéines et de produire les effets métaboliques et physiologiques désirés (figure 1.1-3).
Le mode d’action faisant intervenir le matériel génétique est beaucoup plus lent que les deux autres. Les effets maximums peuvent ainsi mettre un ou deux jours à se manifester.
Résumé — Chapitre 1 : Hormones
Les cellules de l’organisme communiquent principalement par l’entremise des systèmes nerveux et endocrinien. Les hormones sont les messagers chimiques du système endocrinien.
Les glandes endocrines sécrètent des hormones qui contrôlent certaines fonctions métaboliques telles que la vitesse des réactions chimiques, la croissance cellulaire et le développement.
Les hormones locales agissent sur des tissus cibles spécifiques environnants. Les hormones circulantes sont sécrétées par les glandes endocrines et transportées par la circulation sanguine pour
intervenir sur des tissus cibles éloignés.
On distingue trois principaux types d’hormones :
- les hormones stéroïdes ;
- les hormones peptidiques ;
- les hormones dérivées d’acides aminés.
La concentration des hormones dans l’organisme est régulée par :
- des mécanismes de rétroaction négative ;
- le phénomène du signal hormonal ;
- les neurones sympathiques ou parasympathiques ;
- les concentrations plasmatiques de sels minéraux ou de nutriments organiques ;
- les rythmes circadiens.
Les hormones sont stockées dans les glandes endocrines et libérées dans la circulation sanguine en fonction des besoins. Les hormones peptidiques circulent sous forme libre dans le sang, alors que les hormones thyroïdiennes et la plupart des hormones stéroïdes circulent en partie liées à des protéines sériques.
Les hormones se lient à des récepteurs spécifiques situés sur la membrane cellulaire ou à l’intérieur du noyau cellulaire.
Les hormones exercent leurs effets en :
- contrôlant le passage transmembranaire de substances chimiques ;
- modifiant l’activité d’enzymes à l’intérieur de la cellule ;
- modifiant la fonction de gènes dans le noyau cellulaire.
Autoévaluation — Chapitre 1 : Hormones
1
Définissez le terme hormone.
________________________________
________________________________
________________________________
2
Les hormones qui exercent leurs effets sur un tissu cible spécifique situé à proximité sont appelées hormones ______________________. Les hormones qui sont transportées par le sang et agissent sur des tissus cibles éloignés sont appelées hormones __________________.
3
Comparez les trois types d’hormones circulantes en remplissant le tableau suivant.
4
Nommez deux mécanismes de rétroaction internes qui régulent la sécrétion hormonale.
1) _________________________________
2) _________________________________
5
Nommez trois mécanismes de régulation externes dont dépend la sécrétion hormonale.
1) _________________________________
2) _________________________________
3) _________________________________
Indiquez si chacun des énoncés suivants est vrai ou faux.
6
Les précurseurs des hormones sont appelés prohormones. Vrai Faux
7
La plupart des hormones peptidiques sont en partie liées à des protéines sériques. Vrai Faux
8
Le métabolisme d’une hormone entraîne toujours une perte d’activité. Vrai Faux
9
Nommez les trois modes d’action des hormones.
1) _______________________________
2) _______________________________
3) _______________________________
Corrigé de l’autoévaluation — Chapitre 1 : Hormones
1
Les hormones sont les messagers chimiques du système endocrinien. Elles régulent les activités des tissus cibles et participent au contrôle de nombreux processus physiologiques.
2
locales
circulantes
3
4
1) des mécanismes de rétroaction négative
2) le phénomène du signal hormonal
5
1) les neurones
2) les concentrations plasmatiques de sels minéraux ou de nutriments organiques
3) les rythmes circadiens
6
vrai
7
faux
La plupart des hormones peptidiques sont transportées sous forme dissoute dans l’eau du plasma.
8
faux
Dans certains cas, le métabolisme d’une hormone entraîne l’activation plutôt que la désactivation de cette dernière.
9
1) le contrôle du passage transmembranaire de substances chimiques
2) la modification modification de l’activité d’enzymes dans la cellule
3) la modification modification de la fonction de gènes dans le noyau cellulaire
Examen du module 1 : Hormones
1
Les hormones sont des messagers chimiques du :
a) système endocrinien
b) système exocrine
c) système nerveux
d) système endocrinien et nerveux
2
Lequel des types d’hormones suivants a la demi-vie la plus courte ?
a) hormones stéroïdes
b) hormones peptidiques
c) hormones dérivées d’acides aminés
d) hormones de la reproduction
3
Dans la circulation sanguine, la plupart des hormones sont liées :
a) aux cellules sanguines
b) aux protéines sériques
c) à l’hémoglobine
d) au fer
4
Le phénomène par lequel les mécanismes de rétroaction négative de plusieurs hormones sont reliés entre eux est appelé :
a) rythme circadien
b) contrôle neuronal direct
c) signal hormonal
d) régulation négative
5
Laquelle des substances suivantes est une hormone dérivée d’acides aminés ?
a) le cortisol
b) la dopamine
c) la calcitonine
d) les oestrogènes
6
La plupart des hormones sont métabolisées dans :
a) le foie et les reins
b) les cellules sur lesquelles elles agissent
c) le sang
d) le tube digestif
7
En déclenchant la production d’AMPc, certaines hormones sont capables de :
a) modifier la synthèse des protéines dans le noyau
b) contrôler le transport actif des substances chimiques dans la cellule
c) modifier les processus métaboliques dans la cellule
d) augmenter la vitesse de pénétration du glucose dans la cellule
Corrigé de l’examen du module 1 : Hormones
1
a) système endocrinien
2
c) hormones dérivées d’acides aminés
3
b) aux protéines sériques
4
c) signal hormonal
5
b) la dopamine
6
a) le foie et les reins
7
c) modifier les processus métaboliques dans la cellule