Hormone.

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Les hormones

Les hormones sont des messagers chimiques produits par des cellules spécialisées, le plus souvent regroupées dans des organes appelés glandes endocrines, qui agissent à distance sur des organes ou tissus cibles pour en modifier le fonctionnement. Leur rôle est fondamental : elles assurent la communication entre différents systèmes de l'organisme, coordonnent la croissance, la reproduction, le métabolisme, l'équilibre hydrique et minéral, les réactions face au stress et bien d'autres processus vitaux. Contrairement à l'influx nerveux, qui est rapide et de courte durée, la signalisation hormonale est généralement plus lente à s'installer mais ses effets peuvent durer plusieurs heures, voire plusieurs jours.

Ce système de communication, apparu très tôt dans l'évolution, est conservé à travers le règne animal avec des molécules parfois identiques d'une espèce à l'autre, mais également présent chez les plantes sous forme de phytohormones qui contrôlent la croissance, la floraison ou la sénescence. Chez les mammifères, la complexité des interactions hormonales permet une intégration remarquable des signaux internes et externes, assurant l'adaptation permanente de l'organisme à son environnement et le maintien de l'équilibre intérieur.

Les familles d'hormones.
La nature chimique des hormones est variée, ce qui détermine leur mode de transport dans le sang et leur mécanisme d'action au niveau des cellules cibles. On distingue trois grandes familles.

Les hormones peptidiques.
Les hormones peptidiques (ou protéiques) sont constituées de chaînes d'acides aminés de longueur variable, allant de quelques résidus (oligopeptides) à de véritables protéines. Elles sont synthétisées sous forme de préprohormones dans le réticulum endoplasmique des cellules endocrines, puis transformées en prohormones et enfin en hormones actives dans l'appareil de Golgi avant d'être stockées dans des vésicules. Leur libération se fait généralement par exocytose en réponse à un signal. Ces hormones sont hydrosolubles, ce qui les empêche de traverser librement la membrane plasmique; elles agissent donc en se fixant à des récepteurs membranaires spécifiques, déclenchant des cascades de signalisation intracellulaire (AMPc, IP3/DAG, etc.). Leur action est en général rapide mais de courte durée.

Quelques-unes des principales hormones peptidiques

• L'insuline est produite par les cellules β des îlots de Langerhans du pancréas. Elle est libérée en réponse à une élévation de la glycémie et favorise l'entrée du glucose dans les cellules musculaires et adipeuses via les transporteurs GLUT4. Elle stimule la glycogénogenèse, la lipogenèse et la synthèse protéique, tout en inhibant la néoglucogenèse. Son dysfonctionnement est central dans le diabète sucré.

• Le glucagon, sécrété par les cellules α pancréatiques, agit de manière antagoniste à l'insuline. Il est libéré lors d'une hypoglycémie et stimule la glycogénolyse et la néoglucogenèse hépatiques, augmentant ainsi la glycémie. Il mobilise également les réserves lipidiques.

• L'hormone de croissance (GH), produite par l'antéhypophyse, exerce des effets anabolisants importants. Elle stimule la croissance osseuse et musculaire indirectement via les IGF (somatomédines), principalement l'IGF-1. Elle favorise également la lipolyse et augmente la glycémie.

• L'ACTH (hormone corticotrope), sécrétée par l'hypophyse antérieure, stimule la corticosurrénale, en particulier la production de cortisol. Elle est régulée par la CRH hypothalamique et joue un rôle clé dans la réponse au stress.

• La TSH (thyréostimuline) est produite par l'antéhypophyse et contrôle la fonction thyroïdienne. Elle stimule la synthèse et la libération des hormones thyroïdiennes (T3 et T4), qui régulent le métabolisme basal, la thermogenèse et le développement.

• La FSH (hormone folliculo-stimulante), également sécrétée par l'antéhypophyse, agit sur les gonades. Chez la femme, elle stimule la

croissance folliculaire ovarienne; chez l'homme, elle agit sur les cellules de Sertoli et participe à la spermatogenèse.

• La LH (hormone lutéinisante), produite par l'antéhypophyse, déclenche l'ovulation et la formation du corps jaune chez la femme. Chez l'homme, elle stimule les cellules de Leydig à produire de la testostérone.

• La prolactine, sécrétée par l'hypophyse antérieure, est principalement impliquée dans la lactation. Elle stimule la production de lait par les glandes mammaires et est régulée de façon inhibitrice par la dopamine.

• L'ADH (hormone antidiurétique ou vasopressine), produite par l'hypothalamus et libérée par la neurohypophyse, régule l'équilibre hydrique. Elle augmente la réabsorption d'eau au niveau des reins (tubules collecteurs) et provoque une vasoconstriction à forte concentration.

• L'ocytocine, également synthétisée dans l'hypothalamus et libérée par la neurohypophyse, joue un rôle dans les contractions utérines lors de l'accouchement et dans l'éjection du lait pendant l'allaitement. Elle intervient aussi dans certains comportements sociaux et affectifs.

• La parathormone (PTH), sécrétée par les glandes parathyroïdes, régule le métabolisme du calcium et du phosphate. Elle augmente la calcémie en stimulant la résorption osseuse, la réabsorption rénale du calcium et l'activation de la vitamine D.

• La calcitonine, produite par les cellules C de la thyroïde, a un effet antagoniste à la PTH. Elle diminue la calcémie en inhibant l'activité des ostéoclastes et en favorisant le dépôt de calcium dans les os.

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Hormones stéroïdes.
Les hormones stéroïdes dérivent du cholestérol et possèdent une structure lipidique caractérisée par quatre cycles carbonés fusionnés. Elles sont synthétisées principalement dans les glandes surrénales, les gonades et le placenta. Contrairement aux hormones peptidiques, elles ne sont pas stockées en grande quantité mais diffusent immédiatement après leur synthèse. Leur nature lipophile leur permet de traverser facilement les membranes cellulaires et de se lier à des récepteurs intracellulaires, situés soit dans le cytoplasme soit directement dans le noyau. Le complexe hormone-récepteur agit ensuite comme un facteur de transcription en modulant l'expression des gènes cibles. Leur action est plus lente à s'installer mais plus prolongée dans le temps. Parmi ces hormones, on retrouve le cortisol, l'aldostérone, les oestrogènes (estradiol, estriol et estrone), la progestérone et la testostérone.

Quelques-unes des principales hormones stéroïdes

• Le cortisol, principal glucocorticoïde sécrété par la zone fasciculée du cortex surrénalien, joue un rôle central dans la réponse au stress. Il stimule la néoglucogenèse, augmente la glycémie, favorise le catabolisme protéique et lipidique, et possède des effets anti-inflammatoires et immunosuppresseurs puissants. Sa sécrétion suit un rythme circadien et est régulée par l'ACTH.

• L'aldostérone, minéralocorticoïde produit par la zone glomérulée du cortex surrénalien, intervient dans la régulation de l'équilibre hydro-électrolytique. Elle agit sur les tubules distaux et collecteurs du rein pour augmenter la réabsorption de sodium et d'eau, tout en favorisant l'excrétion de potassium et d'ions hydrogène, contribuant ainsi au maintien de la pression artérielle.

• La testostérone, principale hormone androgène produite par les cellules de Leydig des testicules, est responsable du développement des caractères sexuels masculins primaires et secondaires. Elle stimule la spermatogenèse, la croissance musculaire, la densité osseuse et influence le comportement sexuel.

• La dihydrotestostérone (DHT), dérivée de la testostérone par l'action de la 5α-réductase, possède une affinité plus élevée pour les récepteurs androgéniques. Elle est essentielle au développement des organes génitaux externes masculins et joue un rôle dans la pilosité et certaines pathologies comme l'hyperplasie bénigne de la prostate.

• L'estradiol, principal oestrogène chez la femme en période d'activité génitale, est produit par les follicules ovariens. Il régule le cycle menstruel, favorise le développement des caractères sexuels féminins, stimule la prolifération de l'endomètre et contribue à la santé osseuse et cardiovasculaire.

• L'estrone, un autre oestrogène, est moins puissant que l'estradiol et devient prédominant après la ménopause. Il est principalement formé par conversion périphérique des androgènes dans le tissu adipeux.

• L'estriol, oestrogène faiblement actif, est produit en grande quantité pendant la grossesse par le placenta. Il reflète l'activité fœto-placentaire et joue un rôle dans l'adaptation de l'organisme maternel.

• La progestérone, sécrétée par le corps jaune puis par le placenta, prépare l'endomètre à l'implantation de l'embryon et maintient la grossesse. Elle inhibe les contractions utérines et module la réponse immunitaire maternelle pour tolérer le fœtus.

• La déhydroépiandrostérone (DHEA), produite par la zone réticulée du cortex surrénalien, est un précurseur des androgènes et des œstrogènes. Elle contribue faiblement à l'activité androgénique mais joue un rôle dans le vieillissement, la libido et la masse musculaire.

• L'androstènedione est un autre stéroïde surrénalien et gonadique, intermédiaire dans la biosynthèse de la testostérone et des œstrogènes. Elle peut être convertie en testostérone ou en estrone selon les tissus.

• La corticostérone, présente surtout chez certains animaux mais aussi chez l'humain en moindre quantité, participe à la régulation du métabolisme énergétique et peut servir de précurseur à l'aldostérone.

• Le calcitriol (1,25-dihydroxyvitamine D3), forme active de la vitamine D, agit comme une hormone stéroïdienne. Il est produit après activation rénale et régule l'absorption intestinale du calcium et du phosphate, contribuant à la minéralisation osseuse et à l'homéostasie phosphocalcique.

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Hormones dérivées d'acides aminés.
Les hormones dérivées d'acides aminés sont synthétisées à partir d'acides aminés simples, principalement la tyrosine ou le tryptophane. Cette famille est hétérogène car elle comprend des molécules aux propriétés très différentes selon leur structure chimique. Les hormones dérivées d'acides aminés présentent des propriétés intermédiaires entre les hormones peptidiques et stéroïdes : certaines sont hydrosolubles et agissent via des récepteurs membranaires, tandis que d'autres sont liposolubles et interagissent avec des récepteurs nucléaires, modulant l'expression génique. Elles jouent des rôles centraux dans la régulation du métabolisme, du système nerveux et des fonctions endocriniennes. Les catécholamines (adrénaline, noradrénaline, dopamine), dérivées de la tyrosine, sont hydrosolubles et agissent via des récepteurs membranaires avec des mécanismes similaires à ceux des hormones peptidiques, produisant des effets rapides et transitoires. En revanche, les hormones thyroïdiennes (thyroxine T4 et triiodothyronine T3), également issues de la tyrosine mais fortement iodées, sont lipophiles et fonctionnent de manière proche des hormones stéroïdes en se liant à des récepteurs nucléaires et en modulant l'expression génétique. Enfin, la mélatonine, dérivée du tryptophane, joue un rôle essentiel dans la régulation des rythmes circadiens. Cette diversité structurelle explique la variété des modes d'action et des fonctions physiologiques de cette catégorie d'hormones.

Quelques-unes des principales hormones dérivées d'acides aminés

• L'adrénaline (épinéphrine) est une catécholamine synthétisée dans la médullosurrénale à partir de la tyrosine. Elle est libérée lors du stress aigu et active la réponse "fuite ou combat". Elle augmente la fréquence cardiaque, la pression artérielle, la glycogénolyse et la libération de glucose, tout en favorisant la bronchodilatation.

• La noradrénaline, également produite par la médullosurrénale et les neurones sympathiques, agit principalement comme neurotransmetteur mais aussi comme hormone. Elle provoque une vasoconstriction marquée, augmentant la pression artérielle, et participe à la vigilance et à la réponse au stress.

• La dopamine, précurseur des autres catécholamines, est synthétisée dans le système nerveux central et la médullosurrénale. Elle agit comme neurotransmetteur et hormone, notamment en inhibant la sécrétion de prolactine par l'hypophyse, et joue un rôle dans la motivation, le plaisir et le contrôle moteur.

• La thyroxine (T4), produite par la glande thyroïde, est formée par iodation de résidus de tyrosine. Elle est relativement peu active mais constitue une prohormone convertie en triiodothyronine (T3) dans les tissus périphériques. Elle régule le métabolisme basal, la consommation d'oxygène et la thermogenèse.

• La triiodothyronine (T3) est la forme biologiquement active des hormones thyroïdiennes. Elle agit sur les récepteurs nucléaires pour moduler l'expression de nombreux gènes impliqués dans le métabolisme énergétique, la croissance et le développement, notamment du système nerveux.

• La mélatonine est synthétisée à partir du tryptophane dans la glande pinéale. Elle régule les rythmes circadiens en réponse à l'alternance lumière-obscurité

et influence le sommeil, la reproduction saisonnière et certaines fonctions immunitaires.

• La sérotonine, également dérivée du tryptophane, est surtout connue comme neurotransmetteur, mais elle agit aussi comme hormone dans certains tissus périphériques. Elle intervient dans la régulation de l'humeur, du sommeil, de l'appétit et de la motricité intestinale.

• La calcitonine, bien que peptidique dans sa structure finale, est parfois associée aux dérivés d'acides aminés en raison de son origine cellulaire spécifique et de son rôle dans le métabolisme du calcium. Elle diminue la calcémie en inhibant l'activité des ostéoclastes.

• La L-DOPA (lévodopa), intermédiaire dans la synthèse des catécholamines, possède une activité hormonale indirecte en tant que précurseur de la dopamine. Elle est particulièrement importante en pharmacologie pour le traitement de la maladie de Parkinson.

• La diiodotyrosine (DIT) est un intermédiaire dans la synthèse des hormones thyroïdiennes. Elle résulte de l'iodation de la tyrosine et peut se coupler avec une autre DIT pour former la T4, jouant un rôle clé dans la biosynthèse hormonale thyroïdienne.

• La monoiodotyrosine (MIT) est un autre précurseur iodé formé dans la thyroïde. Elle participe à la formation de la T3 lorsqu'elle se combine avec une DIT, illustrant les étapes enzymatiques de production des hormones thyroïdiennes.

• Le tryptamine est un dérivé direct du tryptophane et constitue une molécule intermédiaire dans la synthèse de la sérotonine et de la mélatonine. Il possède des effets biologiques modestes mais participe aux voies métaboliques des amines biogènes.

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Production et action des hormones.
La production hormonale est finement régulée, dans la plupart des cas par des boucles de rétroaction négative. Dans de nombreux axes endocriniens, l'hypothalamus sécrète des neurohormones qui stimulent l'hypophyse, laquelle libère à son tour des hormones trophiques agissant sur une glande périphérique. L'hormone périphérique produite en réponse exerce alors un rétrocontrôle inhibiteur sur l'hypothalamus et l'hypophyse, ce qui freine sa propre sécrétion et stabilise sa concentration sanguine autour d'une valeur de consigne. Cette logique se retrouve par exemple dans l'axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien, qui contrôle le cortisol, dans l'axe gonadotrope régulant les hormones sexuelles, ou encore dans l'axe thyréotrope. À cela s'ajoutent des rythmes de sécrétion, qu'ils soient circadiens, comme le pic matinal de cortisol, ou pulsatiles, comme la libération de l'hormone de croissance pendant le sommeil profond.

Une fois libérées dans la circulation sanguine, les hormones n'agissent que sur les cellules qui possèdent le récepteur spécifique correspondant, à la manière d'une clé dans une serrure. La fixation hormone-récepteur entraîne une réponse biologique dont l'amplitude dépend à la fois de la concentration hormonale et du nombre de récepteurs présents, un phénomène qui peut être modulé en cas d'exposition prolongée (par désensibilisation ou, au contraire, par augmentation du nombre de récepteurs). Certaines hormones agissent de façon endocrine classique en voyageant par le sang sur de longues distances. D'autres exercent une action paracrine, en influençant les cellules voisines de leur lieu de sécrétion, ou autocrine, en agissant sur la cellule qui les a produites. Des molécules comme les neurohormones sont sécrétées par des neurones directement dans le sang, tandis que les neurotransmetteurs, qui partagent parfois la même structure chimique (la noradrénaline en est un exemple), agissent localement dans la fente synaptique.

Fonctions et dysfonctionnements.
Le spectre des fonctions hormonales est immense. L'insuline et le glucagon, produites par le pancréas, maintiennent la glycémie dans des limites compatibles avec le maintien des fonctions vitales. Les hormones thyroïdiennes augmentent le métabolisme basal et sont indispensables au développement cérébral du foetus et du jeune enfant. Le cortisol, hormone du stress, mobilise les réserves énergétiques, module l'inflammation et influence l'humeur. L'aldostérone régule la volémie et la pression artérielle en agissant sur la rétention de sodium et l'excrétion de potassium par le rein. L'hormone antidiurétique, ou vasopressine, contrôle l'équilibre hydrique en concentrant les urines. Les hormones sexuelles orchestrent la différenciation sexuelle, la puberté, la fertilité et la libido. L'hormone de croissance stimule la synthèse protéique et la croissance osseuse, tandis que la prolactine initie et entretient la lactation. La mélatonine, sécrétée par la glande pinéale pendant l'obscurité, participe à la synchronisation des rythmes biologiques avec le cycle jour-nuit. D'autres hormones, comme l'érythropoïétine produite par le rein, stimulent la fabrication des globules rouges en réponse à une baisse de l'oxygénation tissulaire. Même le tissu adipeux se comporte en organe endocrine en libérant la leptine, qui informe le cerveau sur l'état des réserves énergétiques et régule la prise alimentaire.

Des dysfonctionnements de la signalisation hormonale sont à l'origine de nombreuses pathologies. Une production excessive (hypersécrétion), insuffisante (hyposécrétion) ou une résistance des tissus cibles à l'action hormonale (défaut de récepteurs ou de transduction du signal) rompent l'homéostasie. C'est le cas du diabète sucré, où le manque d'insuline ou la résistance à son action entraîne une hyperglycémie chronique, ou des dysthyroïdies, où l'excès ou le défaut d'hormones thyroïdiennes perturbe l'ensemble du métabolisme. La compréhension de ces mécanismes a conduit au développement de traitements qui remplacent l'hormone manquante (insulinothérapie, lévothyroxine), bloquent sa production ou ses récepteurs, ou encore corrigent la cause de sa dérégulation.

Dictionnaire Les mots du vivant