v Transmission nerveuse du SNA :

Le SNA met en jeu des messagers chimiques (= neurotransmetteurs) dont l’acétylcholine et la noradrénaline.

- Les neurones cholinergiques comprennent :

- tous les neurones pré–ganglionnaires du système sympathique et parasympathique,

- tous les neurones post–ganglionnaires parasympathiques

- et quelques neurones post–ganglionnaires qui innervent notamment les glandes sudoripares ainsi que certains vaisseaux sanguins au niveau des organes génitaux et certains muscles squelettiques.

- Les neurones noradrénergiques sont des neurones post–ganglionnaires sympathiques.

L’acétylcholine et la noradrénaline n’ont pas toujours le même effet excitateur ou inhibiteur. En effet, la réaction des effecteurs dépend non seulement du neurotransmetteur mis en jeu, mais aussi des récepteurs présents (2 types de récepteurs pour chaque neurotransmetteur)

L’effet va dépendre de la présence (degré d’expression) de tel ou tel récepteur.

Ø Le système nerveux cholinergique :

L’acétylcholine est synthétisée par le biais d’une réaction catalysée par la CAT à partir de choline et d’acétyl_CoA. La synthèse se fait au niveau cytoplasmique, puis l’acétylcholine est transférée dans un pool vésiculaire.

La libération d’acétylcholine se fait par une dépolarisation pré–synatique. Elle est dépendante du Ca²⁺. Une fois dans la fente, l’acétylcholine se lie à ses récepteurs ou est dégradée par une enzyme : l’acétylcholine_estérase.

Il existe 2 classes de récepteurs : les récepteurs cholinergiques (choline) et les récepteurs muscariniques (muscarine)

- Les récepteurs nicotiniques :

Ils appartiennent à la famille des récepteurs canaux ioniques sensibles aux cations. Ces récepteurs canaux sont composés de 2 sous–unités : a et b.

Ils sont présents dans les neurones post–ganglionnaires et les cellules de la médullo–surrénale et relaient toujours une excitation de l’acétylcholine.

- Les récepteurs nicotiniques :

Ils sont de type métabotropique. La transduction est plus lente que pour le récepteur canal. Ils sont localisés dans tous les effecteurs qui sont innervés par des neurones post–ganglionnaires parasympathiques. Il existe plusieurs classes dont 5 clonées (M1 à M5, avec une prédominance de M2)

Ils sont présents dans les viscères et peuvent relayer une stimulation ou une inhibition de l’acétylcholine selon l’organe. Exemple : stimulation de l’iris, inhibition du cœur.

Ø Le système nerveux noradrénergique :

La noradrénaline est synthétisée à partir de la tyrosine captée activement par les neurones catécholaminergiques. La libération se fait par une dépolarisation neuronale via un mécanisme Ca²⁺–dépendant. Une fois dans la fente synaptique, l’adrénaline ou la noradrénaline se fixe à ses récepteurs ou est recaptée au niveau pré–synaptique ou bien est dégradée par une monoamine oxydase.

Il existe 2 types de récepteurs adrénergiques a et b, classés en a₁, a₂, b₁, b₂ et b₃. Ce sont des récepteurs métabotropiques.

- Les récepteurs a₂ sont pré–synaptiques mais également dans des tissus non nerveux.

- Les récepteurs b₁ sont des récepteurs cardiaques.

- Les récepteurs b₂ sont situés au niveau de l’arbre bronchique et les cellulaires musculaires lisses de certains vaisseaux.

Le système de transmission n’implique pas que l’acétylcholine et la noradrénaline, mais aussi des neuromodulateurs qui vont réguler finement la transmission.

Exemple :

ATP, VIP (Vasoactive Intestinal Peptide), substance P, sérotonine (5_HT), neuropeptide Y, GABA, dopamine, monoxyde de carbone.

Plusieurs neurotransmetteurs peuvent être localisés dans un même nerf. Les combinaisons fréquentes sont ATP – Adrénaline – peptide Y (pour un nerf sympathique) et Acétylcholine – VIP (pour un nerf parasympathique)

Elles ont une action dans le cadre d’une cotransmission ou dans le cadre d’une neuromodulation.

Exemple :

La noradrénaline et l’ATP sont des cotransmetteurs dans certains organes. Ils sont libérés par les mêmes nerfs et agissent sur des récepteurs spécifiques (récepteurs de type P2 pour l’ATP) Ils entraînent une vasoconstriction composée de 2 phases :

- Une composante rapide induite par l’ATP (récepteurs liés à des canaux Ca²⁺–dépendants)

- Une composante plus lente relayée par la noradrénaline qui met en jeu des récepteurs métabotropiques.

La neurotransmission peut être modifiée par des neuromodulateurs (soir des hormones, soit des neurotransmetteurs libérés par le neurone ou nerf voisin, soit des produits de l’organisme) Ces neuromodulateurs peuvent intervenir :

- Soit avant la synapse afin de modifier la quantité de neurotransmetteurs libérés,

- Soit après la synapse (compartiment post–synaptique) en modifiant l’ampleur ou la durée de l’effet du neurotransmetteur.

Exemple :

Le neuropeptide Y (NPY) coexiste avec la noradrénaline et l’ATP. Cependant sur certains vaisseaux, le NPY ne possède que peu d’effet propre. En effet, il agit au niveau pré–synaptique pour inhiber la libération de la noradrénaline. Il peut aussi agir au niveau post–synaptique pour amplifier l’effet de la noradrénaline. Il n’a pas d’effet propre et agit sur la réponse.

Le SNA (sympathique ou parasympathique) est mis en jeu dans certaines conditions comme le stress :

- Le SNA sympathique fait augmenter la fréquence cardiaque et la pression artérielle, dilate l’arbre bronchique et détourne le sang depuis les viscères vers les muscles squelettiques.

- Le SNA parasympathique conserve l’énergie, maintient la fonction des organes et soutient les processus végétatifs.

La plupart des organes possèdent une double innervation (sympathique et parasympathique) dont les effets sont fréquemment opposés.

Exemple : L’œil :

- Une stimulation sympathique contracte les fibres radiaires de l’iris, entraînant la dilatation de la pupille (lors d’un stress)

- Une stimulation parasympathique provoque une contraction des muscles circulaires de l’iris, entraînant la fermeture de la pupille (lors d’une luminosité intense)

La médullo–surrénale :

C’est une glande située au–dessus des reins. Elle produit une libération importante d’adrénaline et de noradrénaline au niveau de la circulation sanguine systématique, entraînant une action de l’adrénaline et de la noradrénaline sur l’ensemble de l’organisme.

Une stimulation sympathique provoque une augmentation de l’adrénaline et de la noradrénaline. Les effets de ces 2 transmetteurs sont quais–identiques mais présentent quelques différences :

" L’adrénaline (effet b) possède un grand effet cardiaque, plus important par rapport à la noradrénaline. L’adrénaline est un faible vasoconstricteur (par rapport à l’intense vasoconstriction de la noradrénaline) et possède un effet métabolique plus important que la noradrénaline. En effet, elle acive 5 à 10 fois plus le métabolisme cellulaire par rapport à la noradrénaline.

Ces effets différents ne vont pas dépendre uniquement de la concentration, mais aussi des classes de récepteurs et de leurs sous–classes.

Ces effets sont durables et plus intense par rapport à une stimulation parasympathique. Ceci est dû à la disposition diffuse du ganglion du système nerveux sympathique :

- La noradrénaline a une demi–vie (au niveau de la synapse) plus importante que l’acétylcholine.

- L’adrénaline et la noradrénaline sécrétées par la médullo–surrénale vont intensifier l’action de la noradrénaline libérée par le neurone post–ganglionnaire sympathique.

v Tonus basal :

L’activité basale su système sympathique et parasympathique est connue sous le nom de tonus sympathique ou parasympathique.

La modulation de ce tonus basal permet d’augmenter ou de diminuer l’activité d’un organisme.

Exemple :

Le tonus sympathique maintient le système artériolaire contracté à environ la moitié du diamètre de base des artères. En augmentant la stimulation sympathique, ces vaisseaux (artères) se contracte d’avantage. En diminuant le système sympathique, ces vaisseaux se dilatent.

Selon l’organe, on va avoir un tonus dominant (sympathique ou parasympathique) :

		Tonus prédominant :
Système vasculaire (artères et veines)	"	Tonus sympathique
Tube digestif	"	Tonus parasympathique
Utérus	"	Tonus parasympathique
Vessie	"	Tonus parasympathique
Glandes salivaires	"	Tonus parasympathique

Le tonus sympathique du système vasculaire est maintenu grâce à une innervation directe. En plus, la présence de l’adrénaline et de la noradrénaline libérées par la médullo–surrénale intervient dans le maintien du tonus sympathique basal.

Libération basale : Adrénaline : 0,2 µg.kg^–1.min^–1

Noradrénaline : 0,05 µg.kg^–1.min^–1

" Il y existe un maintien d’une pression artérielle assez élevée même en absence d’une innervation sympathique directe.

Ø Caractérisation du tonus de base du SNA :

§ Effet du tonus parasympathique sur le tube digestif :

S’il y a une destruction du nerf vague, cela entraîne une atonie importante et durable de l’intestin (absence de mouvements intestinaux), ce qui provoque une baisse de la vitesse de propulsion du bol alimentaire (= constipation sévère)

Si on procède à une dénervation locale, l’organe innervé va perdre son tonus basal.

Pour la pression artérielle, la section du système sympathique provoque immédiatement une vasodilatation majeure. Cependant, quelques temps après la section sympathique, le tonus intrinsèque du muscle lisse vasculaire augmente provoquant ainsi une vasoconstriction : les vaisseaux retrouvent leur diamètre de base.

Ce mécanisme compensatoire existe dans la plupart des organes effecteurs lorsque le tonus basal a disparu. Cependant, au niveau parasympathique, cette compensation nécessite plusieurs mois pour être efficace.

Exemple :

La dénervation (chez le chien) au niveau cardiaque provoque une tachycardie (= augmentation de la fréquence cardiaque) Le retour à une fréquence normale s’effectue après 6 mois.

Après la destruction du système sympathique ou parasympathique, l’organe innervé devient de plus en plus sensible à l’injection de noradrénaline ou d’acétylcholine. Ce phénomène est appelé hypersensibilité à la dénervation. Elle est variable d’un organe à un autre, en terme d’évolution temporelle, mais aussi en terme d’amplitude d’hypersensibilité.

400

200

1 2 3 4 5 6 7

Un des mécanismes est la sur–expression des récepteurs à noradrénaline pour compenser ces réductions du transmetteur.

v Notion de réflexe autonome :

Le SNA est un système bidirectionnel avec une composante motrice (du SNC vers l’organe) et une composante sensorielle (de l’organe vers le SNC)

Le maintien de l’homéostasie de l’organe nécessite un flux continuel des informations en provenance des effecteurs.

La composante afférente est formée de neurones sensitifs dont la plupart est associée à des intérocepteurs (chimiorécepteurs ou mécanorécepteurs) qui vont transmettre l’information via un neurone sensitif vers le SNC.

Ces signaux afférents ne sont pas reconnus consciemment, bien que l’action intense de ces récepteurs puisse provoquer des sensations de douleur (= sensation consciente)

La plupart des fonctions viscérales sont sous le contrôle de réflexes autonomes qui réajustent l’activité de l’effecteur. Un réflexe autonome comprend 5 composantes (= Arc réflexe)

La plupart des réflexes n’atteignent pas le cortex central (= non conscient)

Il existe plusieurs réflexes au niveau cardiovasculaire qui permet le contrôle de la pression vasculaire et la fréquence cardiaque.

Exemple : Le réflexe des barorécepteurs :

Ce sont des mécanorécepteurs sensibles à l’étirement de la paroi vasculaire présents dans l’aorte et les carotides. Quand la pression artérielle augmente, une information remonte au SNC pour inhiber le système nerveux sympathique et ainsi faire baisse la pression artérielle et la fréquence cardiaque.

C’est une réaction inconsciente, mais le SNA n’est pas complètement isolé du système nerveux volontaire (SNS)

v Contrôle du SNA par les centres du SNC :

Sur le plan anatomique, il existe plusieurs axones en provenance de plusieurs centres du SNC (cerveau) qui exercent une régulation importante.

L’hypothalamus exerce la principale régulation, c’est–à–dire qu’il est le principal centre de régulation et d’intégration du SNA.

Les informations en provenance de l’hypothalamus influence les centres autonomes situés au niveau du tronc cérébral et de la moelle épinière.

L’hypothalamus est une structure centrale parce qu’elle reçoit des informations des centres supérieurs (comme le cortex cérébral) liées à l’émotion, au changement de température, l’olfaction, etc. qu’elle intègre et envoie au tronc et le moelle épinière.

Dans l’hypothalamus, l’émotion est traduite en des signaux neuroniques ou hormonaux.

Sur le plan anatomique, la partie postéro–latérale de l’hypothalamus est reliée au SNA par les axones de neurones dont le corps cellulaire et les dendrites se trouvent dans différents noyaux de l’hypothalamus.

Ces axones forment des faisceaux qui relient l’hypothalamus aux noyaux sympathiques et parasympathiques du tronc cérébral ainsi que de la moelle épinière par l’intermédiaire de relais situés dans une structure appelée la formation réticulée.

Exemple :

Les parties postérieure et latérale de l’hypothalamus vont essentiellement moduler le SNA :

- Augmentation de la fréquence cardiaque,

- Augmentation de la pression artérielle,

- Augmentation de la température,

- Dilatation de la pupille et

- Inhibition du tube digestif.

Les parties antérieure et médiane contrôle plutôt le système parasympathique :

- Baisse de la fréquence cardiaque,

- Baisse de la pression artérielle,

- Constriction de la pupille et

- Augmentations de la sécrétion et de la motilité des mouvements du tube digestif.

Þ L’hypothalamus régule les fonctions sympathiques et parasympathiques.

La régulation du SNA par le cortes cérébral (= couche extérieure du cerveau) se produit essentiellement en cours d’un stress émotif (anxiété extrême)

Le cortex va stimuler l’hypothalamus en tant que la structure en tant que structure du système limbique (= où les réponses sont liées à l’émotion ou la mémoire) qui stimule à son tour les centres cardiaques (au niveau du bulbe rachidien) et va entraîner, par exemple, l’augmentation de la fréquence, de la force des battements ainsi qu’une augmentation de la pression artérielle.

Exemple :

L’utilisation du yoga permet la capacité de contrôler du rythme cardiaque.

La respiration

Il s’agit d’une fonction végétative est régulée par le SNA mais également par le SNC.

v Rappel :

La respiration est l’échange de gaz entre l’atmosphère, le sang et les cellules de l’organisme. Elle comprend 3 phases :

- La ventilation pulmonaire qui correspond aux échanges de gaz entre l’atmosphère et le poumon = Inspiration et expiration,

- La respiration pulmonaire externe qui correspond aux échanges de gaz entre les poumons et le sang,

- La respiration interne qui correspond aux échanges de gaz entre le sang et les cellules de l’organisme.

Sur le plan anatomique, le système respiratoire comprend le nez (cavité nasale), le pharynx, le larynx, la trachée, les bronches et les poumons.

Ø Les bronches :

- C’est là où va s’exercer un contrôle nerveux. La trachée se subdivise en 2 bronches souches (droite et gauche)

- A l’endroit où les branches pénètrent dans les poumons, les bronches souches se subdivisent en bronches plus petites : les bronches lobaires (ou secondaires)

- Celles–ci se ramifient à leur tour et forment des bronches encore plus petites : les bronches segmentaires (ou tertiaires)

- Celles–ci se subdivisent encore pour forment les bronchioles.

- Celles–ci se subdivisent pour forment les bronchioles terminales.

Plus les bronches diminuent de diamètre, plus le nombre de muscles lisses augmente, ce qui va permettre un contrôle plus fin des diamètres des bronches.

Ø Les poumons :

Ils sont enveloppés par 2 membranes (ou feuillets) appelés les membranes pleurales (ou plèvres) :

- La membrane externe s’appelle la plèvre pariétale et est attachée au thorax,

- La membrane interne s’appelle la plèvre viscérale et recouvre les poumons.

- Entre–deux se situe la cavité pleurale qui joue un rôle important dans les mouvements des poumons lors de la respiration.

En fait, les poumons sont formés par un ensemble de lobules qui apparaissent à la surface sous forme d’hexagone. Chacun est entouré de tissu conjonctif et il y a un faisceau lymphatique, une artériole, une veinule et une branche d’une bronchiole terminale.

En effet, les bronchioles terminales se subdivisent encore une fois en bronchioles microscopiques : les bronchioles respiratoires. Celles–ci se subdivisent une dernière fois en canaux alvéolaires.

C’est à ce niveau là que l’on va trouver des alvéoles regroupées en sacs alvéolaires et qui sont disposées autour de la circonférence des canaux alvéolaires.

C’est au niveau des alvéoles que les échanges gazeux entre les poumons et le sang s’effectuent par diffusion à travers la paroi des alvéoles et des capillaires. Cette paroi est appelée la paroi (ou membrane) alvéolo–capillaire, avec une épaisseur moyenne de 0,5 µm. Cette minceur est importante dans l’efficacité des échanges gazeux.

Il y a environ 300 millions d’alvéoles pulmonaires, soit environ 70 m² de surface d’échange.

Ø L’apport sanguin au niveau des poumons :

L’apport artériel au poumon provient de l’artère pulmonaire qui se subdivise plusieurs jusqu’à former des capillaires. Le retour veineux (avec du sang oxygéné) se fait par les veines pulmonaires (supérieure et inférieur) L’ensemble de ces veines se déverse dans l’oreillette gauche.

Ø L’innervation des poumons :

Les poumons sont richement innervés : riche innervation parasympathique et quelques fibres sympathiques.

Ces fibres nerveuses entrent dans chaque poumon par le plexus pulmonaire situé à la racine du poumon et cheminent le long des conduits bronchiques, mais également le long des vaisseaux pulmonaires.

Les fibres parasympathiques produisent essentiellement une constriction des bronches ; alors que les fibres sympathiques provoquent plutôt une dilatation des bronches.

v L’inspiration :

L’inspiration est induite par un mouvement musculaire et permet l’élimination du CO₂ (produit au cours d’une activité cellulaire) et l’alimentation de ces cellules en O₂.

La circulation d’air entre l’atmosphère et les poumons se fait selon un gradient de pression, c’est–à–dire d’une haute pression vers une basse pression.

Le mouvement est subdivisé en 2 phases :

- L’inspiration qui correspond à la pénétration de l’air dans les poumons,

- Juste avant l’inspiration, la pression de l’air dans les poumons est égale à la pression de l’air dans l’atmosphère (760 mm Hg au niveau de la mer)

Pour que l’air puisse entrer dans les poumons, il faut générer un gradient de pression : la pression dans les poumons doit devenir supérieure à celle de l’atmosphère.

Cette différence de pression est créée par une augmentation du volume des poumons suite à une dilatation pulmonaire. Celle–ci nécessite la contraction des principaux muscles inspiratoires (le diaphragme et les muscles intercostaux externes)

Le diaphragme est une couche de muscles squelettiques qui forme le plancher de la cavité thoracique. Lorsqu’il se contracte, il s’aplatit et son dôme s’abaisse. Ce mouvement entraîne un agrandissement du diamètre vertical de la cavité thoracique. Il est responsable de l’entrée de ’ de l’air dans les poumons.

En même temps que la contraction du diaphragme, les muscles intercostaux externes se contractent également. Conséquences : il y a un soulèvement des côtes et le sternum est poussé vers l’avant. Ce mouvement entraîne un agrandissement du diamètre horizontal (ou antéro–postérieur) de la cavité pulmonaire.

Ces muscles sont mis en jeu lors d’une inspiration normal (= eupnée) Au cours d’une inspiration forcée, les muscles inspiratoires accessoires participent à une augmentation du volume pulmonaire.

Ces muscles sont les muscles sterno–cléido–mastoïdiens et les muscles scalènes. Quand ils se contractent, les côtes supérieures sont tirées vers le haut. Cela entraîne une augmentation supplémentaire du volume de la cage thoracique.

L’inspiration est un phénomène actif, car elle est déclenchée par une contraction musculaire. A l’opposé, l’expiration est un phénomène passif, car il est dû à un relâchement des muscles inspiratoires.

Lorsque le volume pulmonaire augmente, la pression intrapulmonaire passe de 760 à 758 mm Hg, ainsi le gradient de pression entre l’atmosphère et les poumons est créé et provoque un mouvement d’air vers l’intérieur jusqu’à ce que les pressions redeviennent égales.

v L’expiration :

Elle est considérée comme étant un processus passif puisqu’il ne nécessite pas de contraction musculaire.

En effet, l’expiration commence avec le relâchement des muscles inspiratoires, ce qui entraîne une réduction du volume vertical et horizontal de la cavité thoracique qui retrouve son volume original.

L’expiration peut devenir un processus actif. Lors d’un effort physique ou lorsque le mouvement d’air est inhibé, cela provoque une expiration forcée avec la mise en jeu de muscles squelettiques (les muscles intercostaux internes) qui abaissent les côtes.

Il y a également la contraction les muscles abdominaux qui déplacent les côtes inférieures vers le bas et compriment les viscères abdominales, ce qui entraîne une élévation du diaphragme.

Après le relâchement des muscles inspiratoires, la pression intrapulmonaire augmente (762 – 763 mm Hg) est devient supérieure à la pression atmosphérique. L’air sort des poumons.

v Régulation :

Il existe 2 types de régulation : une régulation nerveuse et une régulation métabolique.

Ø Régulation nerveuse :

Les dimension du thorax sont effectuées par l’action des muscles respiratoires qui se contractent et se relâchent sous l’effet d’influx nerveux issu de centres situés en position bilatérale dans le tronc cérébral : les centres respiratoires. Ils sont subdivisés en 3 régions :

- Le centre de rythmicité bulbaire,

-

Situés tous les 2 au niveau du pont (= protubérance)

Le centre pneumotaxique,

- Le centre apneustique.

La cartographie de ces centres respiratoires remonte au 2^ème siècle. Galien constata que la section sous–bulbaire entraîne l’arrêt respiratoire. Depuis, plusieurs travaux précisent la cartographie des centres respiratoires.

2 approches ont été utilisées :

- La destruction sélective de différentes régions, permettant l’étude de l’impact des différentes structures,

- La mesure de l’activité des neurones dans telle ou telle structure.

En 1922, les travaux de Lumsden sont les plus complets pour localiser les centres respiratoires. Il utilisa la 1^ère approche en effectuant des sections étagées au niveau du tronc cérébral :

- Section très haute (section sus–pontique)

" Aucune altération du régime ventilatoire

- Section du nerf vague (= vagotomie)

" Respiration plus ample et plus lente

Þ Le nerf vague module le rythme respiratoire de base.

- Section médiopontique (avec le nerf vague intact)

" Léger ralentissement de la fréquence respiratoire et augmentation du volume courant

- Section médiopontique avec le nerf sectionné

" Soit apnée en phase inspiratoire, soit crampes respiratoire (= spasmes interrompus par de brusques expirations)

- Section entre le pont et le bulbe rachidien

" Pas de différence que le nerf vague soit intact ou non, respiration entrecoupée de nombreux soupirs

- Section entre le bulbe et la moelle épinière

" Arrêt respiratoire

Þ Séparation des centres respiratoires et des structures sous–jacentes,

Suggestions de la présence de 3 centres respiratoires.

- Le centre bulbaire qui automatise la respiration. Il peut être divisé en centre inspiratoire et en centre expiratoires,

- Le centre pneumotaxique qui facilite l’expiration,

- Le centre apneustique qui facilite l’inspiration,

- Avec, en plus, le nerf vague qui a un rôle facilitateur de l’expiration.

§ Le centre de rythmicité bulbaire :

Il s’agit du centre où siège la régulation du rythme de base de la respiration. Au repos, l’inspiration dure environ 2 secondes, et l’expiration environ 3 secondes. Il y a 10 à 15 cycles respiratoires par minutes.

On y trouve 2 types de neurones :

- Les neurones inspiratoires qui forment le centre inspiratoire, appelé aussi le groupe respiratoire dorsal,

- Les neurones expiratoires qui forment le centre expiratoire, appelé aussi le groupe respiratoire ventral.

Il y a, en plus, l’existence de neurones inspiratoires dans le centre expiratoire.

Le rythme de base de la respiration est déterminé par des influx nerveux produits dans le centre inspiratoire.

Au début de l’expiration, les neurones du centre inspiration sont inactifs. Toutefois, au bout de 3 secondes (soit à la fin de l’expiration), ces neurones deviennent soudainement et automatiquement actifs. Ce sont des neurones autorythmiques.

En effet, quand on bloque toutes les connexions nerveuses vers ces centres inspiratoires, ces neurones inspiratoires continuent à décharger de façon rythmique. Ils sont doués d’une excitabilité intrinsèque.

Soit ces neurones possèdent un rythme endogène, soit le rythme est crée par des interneurones inhibiteurs.

En général, ce sont des neurones qui possèdent un potentiel membranaire au repos assez positif. Les influx nerveux en provenance des centres inspiratoires actifs durent environ 2 secondes et se dirigent vers les muscles inspiratoires.

Ils sont véhiculés par des nerfs spécifiques :

- Le nerf phrénique qui innerve le diaphragme,

- Les nerfs intercostaux qui innervent les muscles intercostaux externes.

Quand les influx nerveux atteignent les muscles respiratoires, ceux–ci se contractent. Au bout de 2 secondes, ces influx nerveux n’arrivent plus et les muscles se relâchent.

Ceci implique que le rôle des neurones expiratoires n’est pas très clair parce que l’expiration est un processus passif déclenché par le relâchement des muscles inspiratoires.

En théorie, dans une respiration normale, les neurones expiratoires restent inactifs.

Cependant, lors d’une respiration forcée, des influx nerveux en provenance des centres inspiratoires activent les centres expiratoires qui envoient alors un influx nerveux vers les muscles expiratoires (les muscles abdominaux et les muscles intercostaux internes)

Cela permet une respiration forcée.

§ Le centre pneumotaxique :

Il a pour rôle la coordination de la transition entre l’inspiration et l’expiration. Il transmet constamment des l’influx inhibiteurs au centre inspiratoire favorisant ainsi le passage de l’inspiration vers l’expiration, avant que les poumons ne contiennent un volume d’air excessif.

Les influx nerveux de ce centre limitent l’inspiration et favorisent l’expiration. Lorsque ce centre est sur–stimulé, la fréquence respiratoire augmente. A l’inverse, la respiration devient plus lente.

Þ Il facilite l’expiration est contrôle le volume des poumons.

§ Le centre apneustique :

Il a un rôle facilitateur de l’inspiration. Il envoie des influx nerveux stimulateurs vers les centres inspiratoires pour activer et prolonger l’inspiration et inhiber l’expiration.

L’action de ce centre est visible quand le centre pneumotaxique est inactif. En effet, quand ce dernier est actif, il l’emporte sur le centre apneustique.

§ Résumé :

Les centres respiratoires sont composés d’un centre essentiel (le centre bulbaire) et de 2 centres régulateurs.

Plusieurs modèles ont été proposés pour expliquer le fonctionnement de ces différents composants. Le modèle le plus cité est le modèle de Van Euler, appelé aussi modèle d’inhibition phasique.

Ce modèle fait intervenir un générateur d’activité inspiratoire et un système d’interruption de l’inspiration.

· Le générateur d’activité :

Selon ce modèle, cette structure est composée de structures chémosensibles qui reçoivent des afférences multiples, que ce soit des afférences centrales ou bien des afférences périphériques (comme les corpuscules carotidiens sensibles à la pression des gaz)

Le générateur envoie des influx nerveux vers les neurones de types a et b situés au niveau du centre inspiratoire.

· L’interrupteur de l’inspiration :

Il reçoit des afférences vagales qui transitent par les cellules inspiratrices de type b et également des afférences du centre pneumotaxique qui ont pour rôle d’abaisser le seuil d’excitabilité du système d’interruption de l’inspiration.

Selon ce modèle, le générateur d’activité inspiratoire central stimule les cellules de type a du centre inspiratoire et donc provoque une inspiration.

Mais ce générateur stimule également les cellules de type b dont la stimulation va être transmise vers le système d’interruption de l’inspiration. Cela provoque l’inhibition phasique du générateur et donc entraîner l’expiration.

A la fin de l’expiration, l’interrupteur n’est plus activé et le générateur reprend.

Le nerf vague est sensible à l’état de distension des poumons. Une fois que ces poumons sont remplis, des mécanorécepteurs (situés au niveau des bronches) sont stimulés et envoient des influx nerveux, via le nerf vague, vers les centres respiratoires.

Ces influx nerveux facilitent le passage de l’inspiration vers l’expiration. Ils facilitent donc l’expiration.

§ Régulation consciente :

Il s’agit d’une régulation nerveuse corticale. Elle est relativement limitée : on ne peut pas se donner volontairement la mort par un arrêt respiratoire.

D’autres types d’influx nerveux en provenance de l’hypothalamus et du système limbique stimulent les centres respiratoires.

Ils permettent à des stimuli émotionnels de modifier la respiration.

Ø Régulation chimique (ou métabolique) :

Certains stimuli chimiques modifient l’amplitude et la fréquence respiratoire. L’objectif ultime de la respiration est de maintenir des taux constants de gaz.

Le système respiratoire est sensible au taux de CO₂ dans le sang, car le CO₂ est très liposoluble et très diffusible.

Une augmentation du taux de CO₂ entraîne une production de protons et donc une acidification du milieu.

Il existe une région au niveau du bulbe rachidien, appelé le centre chimiosensible central, qui est très sensible aux variations de pH. Elle envoie un influx nerveux aux centres respiratoires pour adapter la respiration afin de rétablir le pH.

Il existe d’autres centres chimiosensibles au niveau des corps carotidiens. Les changements de pH au niveau plasmatique vont être détectés par ces centres qui vont envoyer un influx nerveux au centre respiratoire pour rétablir l’homéostasie du pH et du CO₂.

Le système digestif

Le système digestif présente autant de neurones que dans la moelle épinière. Il remplit 5 fonctions principales :

- L’ingestion qui correspond à l’entrée de la nourriture,

- Le mouvement de la nourriture le long du tube digestif (où s’effectue la régulation nerveuse),

- La digestion qui correspond de la transformation de la nourriture par des processus chimiques et physiques,

- L’absorption qui correspond au passage de la nourriture digérée du tube digestif vers les systèmes vasculaire et lymphatique.

- La défécation qui correspond à l’exclusion des substances non digérées.

La digestion mécanique désigne les divers mouvements du tube digestif, y compris les mouvements assurés par les muscles lisses de l’estomac et de l’intestin grêle.

Ces mouvements pétrissent les aliments et les mélangent aux enzymes qui effectuent la digestion.

La digestion chimique désigne toute une série de réactions cataboliques qui implique des enzymes. Elle permet la transformation de grosses molécules en petites molécules qui vont être absorbées par l’organisme.

v Organisation générale :

Les organes digestifs peuvent être divisés en 2 groupes principaux :

- Le tube digestif est formé par plusieurs organes, y compris la bouche, le pharynx, l’œsophage, l’estomac, l’intestin grêle et le gros intestin.

- Les organes annexes qui comprennent les dents, la langue, les glandes salivaires, le foie, la vésicule biliaire et le pancréas.

A part les dents et la langue, les organes annexes ne rentrent jamais en contact direct avec la nourriture, mais ils sécrètent des enzymes.

L’organisation des tissus qui forment le tube digestif est fondamentalement la même depuis l’œsophage jusqu’au canal anal. En fait, on va trouver 4 couches (ou tuniques) qui forment le tube digestif.

Couche superficielle ou interne

(Lumière du tube digestif)

Ces couches sont :

- La muqueuse,

- La sous–muqueuse,

- La musculeuse,

-

Couche profonde ou externe

La séreuse.

La muqueuse est formée par 3 couches :

- L’épithélium de revêtement qui un rôle de protection du tube digestif mais aussi de sécrétion,

- Le chorion qui est l’épithélium de soutien,

- La musculaire muqueuse qui est formée de cellules musculaires lisses.

La sous–muqueuse est formée de tissu conjonctif qui relie la muqueuse à la musculeuse. Elle est richement vascularisée et contient une partie d’un plexus (= réseau de neurones) appelé plexus sous–muqueux (également appelé plexus de Meissner)

Ce plexus renferme des fibres qui appartiennent au SNA et qui innervent la musculaire muqueuse. Il a un rôle essentiellement sensitif, bien qu’il possède des fibres motrices. L’ensemble des fibres joue un rôle important dans la sécrétion du tube digestif.

La muqueuse de la bouche, du pharynx et de la partie supérieure de l’œsophage est formée en partie de muscles squelettiques. Ils sont impliqués dans le contrôle volontaire responsable de la déglutition.

On retrouve des muscles squelettiques au niveau de l’anus. Ils constituent le sphincter, permettant le contrôle volontaire de la défécation.

Dans le reste du tube digestif, la musculeuse est formée de muscles lisses habituellement disposés en 2 couches (sauf au niveau de l’estomac où il y en a 3) :

- Une couche interne constituée par des fibres circulaires,

- Deux couches externes constituées par des fibres longitudinales.

C’est la contraction involontaire de ces fibres musculaires qui est responsable de la transformation physique des aliments, leur mélange avec les sécrétions digestives et la propulsion des aliments dans le tube digestif.

Ces fibres lisses présentent une caractéristique structurale qui consiste en la présence de nexus. Ce sont des contacts étroits entre 2 cellules musculaires lisses, c’est–à–dire des zones où les membranes de 2 cellules musculaires lisses sont collées.

Ces contacts sont labiles : ils peuvent se faire et se défaire.

Ce sont des contacts de synapses électriques, permettant la propagation du PA et donc du signal entraînant le péristaltisme (qui correspond la coordination de la contraction de ces fibres musculaires lisses)

Au niveau de la couche musculaire, on trouve un 2^ème réseau de neurones appelé plexus myentérique (également appelé plexus d’Auerbach) Il représente la plus grande partie du tissu nerveux dans le tube digestif. On y trouve les 2 composants du SNA (sympathique et parasympathique)

Ce plexus myentérique joue un rôle important dans la motilité du tube digestif. En fait, le tube digestif peut avoir une organisation intrinsèque indépendant du contrôle nerveux.

En ce qui concerne les neurotransmetteurs dans le tube digestif, la plupart des fibres sont cholinergiques.

Les jonctions neuromusculaires sont différentes des plaques motrices du muscle strié. En effet, dans la majorité des cas, les terminaisons nerveuses n’entrent pas en contact direct avec l’élément musculaire. Le neurotransmetteur va diffuser depuis la terminaison pré–synaptique vers les cellules musculaires lisses.

La dépolarisation produite par le neurotransmetteur gagne de proche en proche les cellules musculaires lisses et ceci grâce à la présence de nexus.

A coté des fibres cholinergiques, on trouve des neurones purinergiques qui libèrent des purines telles que l’ATP ou l’adénosine et qui possèdent un effet inhibiteur sur les cellules musculaires.

En fait, l’organisation décrite fait penser que le tube digestif est totalement autonome en ce qui concerne le système nerveux. Toute fois, le tube digestif n’et pas totalement isolé du SNC. En effet, on trouve des fibres (sympathiques ou parasympathiques, afférentes ou effectrices) qui vont innerver le tube digestif.

On parle d’innervation extrinsèque. Elle n’est pas indispensable à la production d’ondes de contractions musculaires, cependant elle va moduler l’amplitude et la fréquence de ces ondes.

Les fibres afférentes (sensitives) conduisent des influx nerveux qui naissent au niveau de récepteurs mécaniques ou chimiques. Ces récepteurs sont disséminés dans la paroi du tube digestif.

Les fibres efférentes (motrices) vont suivre les nerfs vagues (pour le système nerveux parasympathique) et également les nerfs pelviens. Elles s’articulent avec les neurones plexiques.

En ce qui concerne les fibres sympathiques, elles se distribuent de façon variable à partir des ganglions sympathiques :

- Soit le neurone post–ganglionnaire se projette sur un neurone cholinergique plexique (mise en jeu de récepteurs a–adrénergiques)

- Soit il se projette directement sur une cellule musculaire lisse (mise en jeu de récepteurs adrénergiques a ou b)

Il existe des ganglions sympathiques à coté du tube digestif (en dehors de la chaîne ganglionnaire) :

- Le ganglion céliaque,

- Le ganglion mésentérique supérieur,

- Le ganglion mésentérique inférieur.

Propriétés intrinsèques de la cellule musculaire lisse :

Elles présentent un potentiel de repos moins important (–50mV) que celui de la fibre musculaire striée (– 90mV)

Cela provoque une instabilité du potentiel de ces cellules. En effet, en dehors de toute stimulation, il existe des variations spontanées du potentiel membranaire de la cellule musculaire lisse.

La genèse de ce phénomène se situe au niveau même de la cellule. Il persiste après une dénervation du tube digestif. Il s’agit d’une activité membranaire rythmique comparable à des oscillations du potentiel membranaire que l’on observe dans quelques cellules nerveuses d’invertébrés tels que l’aplésie.

Ces variations de potentiel sont appelées les ondes lentes de dépolarisation et correspondent à des entrées cycliques de Na⁺ dans la cellule. Ces ondes lentes naissent au niveau des cellules appelées les entraîneuses (sorte de « pace maker ») pour gagner ensuite les autres cellules appelées les suiveuses.

Ces ondes, lorsqu’elles atteignent une amplitude seuil, déclenchent l’apparition de PA, puis la cellule musculaire se contracte.

- Cette contraction musculaire peut rester localisée et ainsi réaliser un mouvement segmentaire. On parle d’onde de type I (ou onde segmentaire)

- Mais généralement, les ondes se propagent dans le sens aboral (= antéro–postérieur) et donc ces ondes sont à l’origine du péristaltisme que l’on rencontre dans le tube digestif et qui vont induire la propulsion de la nourriture.

Cette activité intrinsèque va être moduler par les systèmes nerveux intrinsèque et extrinsèque via la libération de neurotransmetteurs :

- L’acétylcholine renforce les contractions du tube digestif en augmentant la fréquence et l’amplitude des ondes lentes (effet facilitateur)

- Les catécholamines ont un effet inverse (effet inhibiteur sur le tube digestif)

- L’ATP, libéré par les neurones plexiques ou par les fibres sympathiques ou parasympathiques, inhibe fortement les ondes lentes (nette hyperpolarisation)

A coté de cette modulation nerveuse, il existe une modulation d’ordre hormonale. En effet, plusieurs hormones telles que la prostaglandine ou les hormones peptidiques gastro–intestinales (comme la cholécystoquinine, la gastrine, le VIP, la bombézine, etc) vont moduler l’activité du tube digestif.

Þ Cela illustre la complexité de la régulation de la fonction digestive.

v Sécrétion salivaire :

En temps normal, la salive est sécrétée en quantité suffisante pour maintenir les muqueuses de la bouche et du pharynx humides. Cependant, lorsque des aliments pénètrent dans la cavité buccale, les sécrétions salivaires augmentent afin de lubrifier la nourriture, de la dissoudre et également d’amorcer la transformation chimique de cette nourriture.

La salive est sécrétée par 3 glandes salivaires (3 paires) :

- Les glandes parotides,

- Les glandes submandibulaires (ou submaxillaires),

- Les glandes sublinguales.

Ces glandes envoient la salive sécrétée dans la bouche via des canaux.

La salivation est entièrement régulée par le système nerveux. La production de salive varie entre 1 et 1,5L.

En situation normale, la stimulation parasympathique assure la sécrétion continue d’une quantité de salive (humidification des muqueuses, lubrification des lèvres) Cette salive est ensuite avalée et humidifie l’œsophage. Elle est ensuite réabsorbée.

La stimulation sympathique est modérée. Elle augmente la sécrétion, le métabolisme et la croissance des glandes salivaires.

Les aliments entraînent une forte sécrétion des glandes salivaires. Lorsqu’ils pénètrent la bouche, les substances chimiques qu’ils contiennent stimulent des récepteurs situés dans les bourgeons gustatifs de la langue.

Egalement, la friction produite par un objet solide excite les récepteurs situés au niveau de la langue.

Les influx nerveux produits par ces stimulations sont conduits depuis les récepteurs jusqu’aux noyaux salivaires (supérieur et inférieur) localisés dans le tronc cérébral. A partir de ces noyaux, l’influx nerveux sympathique est conduit par les nerfs faciaux (7^ème paire) et par les nerfs glossopharyngiens (9^ème paire) qui stimulent les glandes salivaires.

Dans certains cas, l’information passe dans le cortex. Par exemple, quand on regarde quelqu’un manger, quand on pense à un repas, quand on sent l’odeur de nourriture ou quand on entend un son (Pavlov), cela développe un comportement acquis qui fait appel à la mémoire.

L’anticipation de cette salivation va préparer la digestion. Il existe des stimuli qui inhibent la salivation, comme le sommeil, la fatigue, la peur et la déshydratation.

v La déglutition :

C’est l’acte de propulsion des aliments de la bouche dans l’estomac via le conduit œsophagien. Elle se décompose en 3 phases :

- La phase buccale qui est directement sous le contrôle volontaire,

- La phase pharygienne qui est de nature réflexe.

Elle est constituée de contractions musculaires en amont du bol alimentaire et d’inhibition de la contraction en aval. Ces phénomènes sont étroitement coordonnés avec la respiration : il y a inhibition du cycle respiratoire et fermeture des voies aériennes.

Elle est déclenchée par le contact de la nourriture sur les récepteurs tactiles du pharynx. Les messages afférents suivent les voies des 9^èmes et 10^èmes nerfs et gagnent des noyaux situés dans le tronc cérébral avec un ensemble d’interneurones (formation réticulée)

Ces noyaux forment le centre de la déglutition et envoient des informations vers l’œsophage via un ensemble de nerfs (7^ème, 9^ème, 10^ème et 12^ème paires) qui vont innerver les muscles de la langue et d’une partie du pharynx pour contrôler la 2^ème phase de la déglutition.

- La phase oesophagienne, constituée de phénomènes moteurs qui ont lieu dans l’œsophage.

C’est un phénomène réflexe qui assure la progression des aliments vers l’estomac. L’œsophage est un conduit musculaire où l’on rencontre dans le ⅓ supérieur des fibres musculaires striées innervées directement par le nerf vague. Dans les ⅔ inférieurs, on trouve des fibres musculaires lisses innervées par des neurones parasympathiques.

Au niveau de l’œsophage, on trouve 2 épaississements musculaires qui forment le sphincter pharyngo–œsophagien et le sphincter inférieur de l’œsophage (qui sépare l’œsophage de l’estomac) Ces sphincters jouent un rôle important dans la déglutition.

L’activité myogène spontanée de l’œsophage n’a pas été clairement mise en évidence comme chez l’estomac et l’intestin. L’innervation intrinsèque de l’œsophage (plexus myentérique) et l’innervation extrinsèque (du nerf vague entre autres) coopèrent pour produire le péristaltisme.

Lors de la déglutition, l’activité tonique assurant la fermeture du sphincter pharyngo–œsophagien cesse. Cette inhibition est centrale (SNC) dans la partie supérieure de l’œsophage. L’innervation vagale va déclencher la contraction musculaire et permettre ainsi la propulsion du bol alimentaire. Cette stimulation vagale est faite par un réflexe vago–vagal.

Dans le premier ⅓ de l’œsophage, l’innervation intrinsèque ne jour pas un rôle important dans la contraction musculaire. Par contre, cette innervation assure la contraction musculaire et la propagation de la nourriture dans la partie moyenne et inférieure de l’œsophage.

L’information est transmise par des réflexes courts. Les informations intra–œsophagiennes sont transmises par les cellules nerveuses sensitives au plexus myentérique qui effectue une intégration locale avant de les envoyer aux cellules musculaires lisses via des neurones cholinergiques.

L’activation des récepteurs pharyngo–œsophagiens initie un réflexe dont la résultante est la relaxation d’une certaine partie de l’estomac. Les informations, depuis ces récepteurs, sont transmises par le nerf vague à certains neurones purinergiques du plexus myentérique. Ces neurones purinergiques sont inhibiteurs.

v L’estomac :

C’est le continuum de l’œsophage. Il est subdivisé en 4 parties :

- La cadia,

- Le fundus,

- Le corps de l’estomac,

- Le pylore (juste avant l’intestin)

Il est composé de 3 couches musculaires :

- Une couche circulaire,

- Une couche oblique,

- Une couche longitudinale.

De 4 couches cellulaires :

- La muqueuse,

- La sous–muqueuse,

- La musculeuse,

- La séreuse.

La muqueuse contient des cellules à mucus, des cellules pariétales (sécrétrices d’HCl), de cellules de type G (sécrétrices d’une hormone : la gastrine) Il existe une forte sécrétion hormonale.

Au niveau de l’estomac, la digestion est divisée en 2 composantes : la digestion mécanique et la digestion chimique.

Ø Digestion mécanique :

Elle consiste en des mouvements péristaltiques modérés et ondulants qui se propagent le long de l’estomac toutes les 15 – 20 secondes.

Ces mouvements (ou ondes) macèrent les aliments et les mélangent avec les sécrétions des glandes gastriques. Ces mouvements réduisent en une bouillie appelée chyme gastrique. Au cours de la digestion, des ondes plus fortes commencent dans le corps de l’estomac et s’intensifient en atteignant le pylore.

Le sphincter pylorique reste normalement entrouvert. Quand les aliments atteignent le pylore, chaque onde pousse une petite quantité (quelques mL) du contenu gastrique dans le duodénum.

La plus grande partie de la nourriture est refoulée dans le corps de l’estomac où le mélange se poursuit. L’onde suivante pousse une nouvelle fois le contenu de l’estomac vers l’avant pour faire pénétrer encore une fois une petite quantité dans le duodénum.

Le mouvement de va–et–vient dans le sens aboral assure à lui seul presque tout le mélange des aliments dans l’estomac.

Ø Digestion chimique :

Les cellules pariétales de l’estomac sécrètent l’HCl dans la lumière de l’estomac. Cette acidité va détruire les microbes, dénaturer partiellement certaines protéines, stimuler la sécrétion d’hormones qui favorisent la sécrétion de la bile et, également, augmenter la sécrétion du suc pancréatique ainsi que d’autres enzymes (lipases, pepsine)

Ø Régulation de la digestion :

Les contractions de l’estomac ainsi que la sécrétion des sucs gastriques sont liés à des mécanismes nerveux et hormonaux. Ces mécanismes se déroulent en 3 phases qui se chevauchent :

- La phase céphalique,

- La phase gastrique,

- La phase intestinale.

Au cours de la phase céphalique, des influx nerveux parasympathiques, en provenance du noyau situé dans le bulbe rachidien, sont transmis par le nerf vague. Ces influx nerveux favorisent :

- Le péristaltisme des muscles lisses de l’estomac,

- La sécrétion par les glandes gastriques d’enzymes, d’HCl, de mucus, etc. dans la lumière de l’estomac,

- La stimulation des certaines hormones libérées dans la circulation sanguine (comme la gastrine)

Pendant la phase gastrique, des réflexes à l’intérieur de l’estomac continuent de stimuler la contraction et les processus de sécrétion.

Au cours de la phase intestinale, des réflexes neuronaux commencent dans l’intestin et vont être envoyés dans l’estomac pour exercer un effet inhibiteur sur l’activité de cet organe.

§ Phase céphalique :

Elle concerne de réflexes déclenchés par des récepteurs sensoriels situés dans la tête. En effet, avant même que les aliments ne pénètrent l’estomac, la vue, l’odeur, le goût ou la pensée de nourriture déclenchent ce réflexe céphalique.

Le cortex cérébral envoie des informations via l’hypothalamus, et plus spécifiquement le centre de la faim, au bulbe rachidien. On y trouve des neurones spécialisés qui relaient l’information par l’intermédiaire de neurones parasympathiques du nerf vague pour stimuler des neurones post–ganglionnaires ou bine stimuler le plexus sous–muqueux.

Ces neurones plexiques, à leur tour, innervent les cellules pariétales (sécrétrices de mucus) ainsi que les cellules qui sécrètent les hormones gastriques. Ces neurones plexiques innervent également les cellules musculaires lisses, produisant des mouvements de contraction.

Ces stimuli émotionnels (stress, peur, anxiété, etc.) peuvent ralentir la digestion dans l’estomac (système sympathique)

§ Phase gastrique :

Des mécanismes nerveux et hormonaux déclenchés par des récepteurs situés au sein de l’estomac permettent que la sécrétion et la motilité de l’estomac se poursuivent.

Tous les aliments induisent une distension (étirement) de l’estomac et donc la stimulation de récepteurs de tension (mécanorécepteurs)

Par ailleurs, l’entrée des aliments dans l’estomac produits une élévation du pH (effet tampon) Des chimiorécepteurs (sensibles aux variations de pH) vont être activés.

L’ensemble de l’information induite par l’activation des mécanorécepteurs et chimiorécepteurs est envoyé au plexus sous–muqueux. On va avoir une stimulation parasympathique et la résultante est la contraction des fibres musculaires et la sécrétion des cellules pariétales (sécrétion de mucus et rétablissement du pH avec du HCl)

Les ondes péristaltiques mélangent les aliments au suc gastrique. Lorsque ces ondes deviennent plus fortes, une petite quantité du chyme gastrique passe dans le duodénum. Etant donné que le pH du chyme devient faible (moins d’effet tampon) et que les parois de l’estomac ne sont plus étirées, ce système réflexe de rétrocontrôle va cesser.

La distension de l’estomac et la présence de protéines partiellement digérées favorisent la production de gastrine par les cellules de type G. La gastrine est libérée dans la circulation sanguine et a pour effet une stimulation d’une grande quantité de suc gastrique.

Elle contracte également le sphincter œsophagien inférieur, augmente la motilité l’estomac et relâche le sphincter pylorique.

La sécrétion de gastrine s’arrête quand le pH tombe en dessous de 2.

L’ensemble des mécanismes mécaniques et chimiques permettent la digestion et le passage dans l’intestin.

§ Phase intestinale :

Elle est due à l’action de récepteurs de l’intestin qui exercent des effets inhibiteurs sur l’activité sécrétoire et la motilité de l’estomac. Ils ralentissent la sortie de chyme gastrique et évitent que le duodénum ne reçoive plus de chyme qu’il ne peut entraîner.

Ces phénomènes comprennent des réactions hormonales, comme la GIP (polypeptide inhibiteur gastrique), la sécrétine et la cholécystokinine (CCK)

D’autres part, la présence d’aliments dans l’intestin déclenche un réflexe neuronal appelé de réflexe entérogastrique. Ce sont des influx nerveux qui partent de l’intestin, atteignent le bulbe rachidien et reviennent dans l’estomac pour inhiber l’activité motrice de l’estomac.

Ces influx inhibent le système nerveux parasympathique et stimulent le système nerveux sympathique.

Ce réflexe entérogastrique est déclenché par l’étirement de l’intestin et la présence d’acides gras et de glucose dans le chyme.

Neuroendocrinologie

Le système endocrinien, dont l’unité de base est la cellule sécrétrice, s’adresse à toutes les cellules par l’intermédiaire d’un liquide extracellulaire (système sanguin)

Le système nerveux, dont l’unité de base est le neurone, s’adresse à certaines cellules par l’intermédiaire de connexions bien coordonnées (réseaux)

La cellule sécrétrice et la cellule nerveuse possèdent plusieurs propriétés en commun, comme la capacité de sécrétion ainsi que le potentiel électrique. Elles sont capables de libérer des médiateurs chimiques.

Dans ces 2 types de cellules, on va trouver les mêmes médiateurs chimiques, c’est–à–dire certains neurones sont capables de libérer des hormones et inversement des cellules sécrétrices libèrent des neurotransmetteurs.

Cette double sécrétion concerne les cellules de l’hypothalamus. On y trouve des neurones qui peuvent sécréter des neurotransmetteurs et des hormones (qui vont se retrouver dans la circulation sanguine)

Ces neurones hypothalamiques sont très spécialisés et représentent un lien majeur par lequel le cerveau va réguler les mécanismes comme la reproduction.

On parle aussi de transmetteurs neuroendocriniens car ils sont capables de traduire une activité neuronale en sécrétion hormonale.

Le système endocrinien travaille en synergie avec le système nerveux pour contrôler les activités cellulaires. Cependant, la vitesse et les mécanismes mis en jeu par ces 2 systèmes sont différents :

- Le système nerveux contrôle l’activité des muscles et des glandes par le biais d’un influx nerveux. En réponse, les organes réagissent très rapidement.

- Le système endocrinien contrôle l’activité métabolique des cellules cibles par la sécrétion d’hormones qui circulent dans tout l’organisme. Les tissus cibles peuvent répondre après une période de latence.

Une fois amorcée, ces réactions tendent à durer beaucoup plus longtemps que la réaction induite par le système nerveux.

Il existe différents types de sécrétion :

- La sécrétion endocrine :

Les cellules endocriniennes sécrètent des hormones en niveau extracellulaire qui vont entrer dans le sang pour atteindre les cellules cibles qui peuvent se trouver à une distance considérable (exemple de l’hypophyse antérieure)

- La sécrétion paracrine :

Les cellules paracrines vont sécréter des hormones qui vont agir sur les cellules au voisinage immédiat (exemple du glucagon qui a une action sur les cellules pancréatique voisines sécrétrices d’insuline)

- La sécrétion autocrine :

L’hormone agit sur la cellule sécrétrice. Elle a souvent une action de rétrocontrôle (exemple de l’IGF qui agit sur les cellules mères)

- La sécrétion neuroendocrine (= neurohormonale) :

L’hormone est sécrétée par la cellule nerveuse et déversée dans la circulation sanguine (exemple de la vasopressine ou hormone antidiurétique qui est sécrétée par les neurones de l’hypophyse antérieure dans la circulation sanguine)

- La sécrétion de neurotransmetteurs :

Le neurone pré–synaptique sécrète des neurotransmetteurs qui vont agir sur le neurone post–synaptique.

Les hormones appartiennent à une classe de molécules synthétisées par des cellules spécialisées qui peuvent être regroupées en glandes endocriniennes comme la thyroïde, le thymus, la surrénale, les glandes sexuelles, l’hypophyse (ou glande pituitaire), la glande pinéale (ou épiphyse) qui sécrète la mélatonine, ou encore l’hypothalamus qui fait partie intégrante du SNC mais qui de transformer l’activité neuronale en activité hormonale.

Outre ces glandes, certains organes possèdent des cellules capables de libérer des hormones. Par exemple, le tube digestif présente des cellules disséminées, capables de sécréter des hormones. De même, le cœur possède des cellules sécrétant le NAF (= facteur atrio–Na⁺diurétique)

Chaque glande peut sécréter une ou plusieurs hormones et certaines hormones agissent sur plusieurs tissus (action généralisée) Par exemple, l’hormone de croissance (ou somathotropine) agit rapidement sur tous les tissus de l’organisme. Il en est de même pour l’hormone thyroïdienne T4.

D’autres hormones agissent sur un tissu unique. Par exemple, la tyrotrophine (TSH) est sécrétée par l’hypophyse antérieure et va agir de manière spécifique sur la thyroïde. De même, la corticotrophine (CTH) est sécrétée par l’hypophyse antérieure et va agir de manière spécifique sur la glande surrénale.

Bien que l’organisme produise des hormones de structure diverse, on peut les classer en 2 groupes en se basant sur leur nature :

- Nature peptidique (ou protéique) :

Elles sont hydrosolubles. Cette classe comprend la plupart des hormones.

- Nature stéroïde :

Elles sont liposolubles, synthétisées à partir du cholestérol. On y retrouve les hormones gonadiques et les hormones de la cortico–surrénale.

De par leur hydrosolubilité, les hormones de nature peptidique peuvent circuler dans le sang en forme libre ou associées à des protéines de transport.

Plus le caractère hydrophobe est marqué, moins l’hormone sera susceptible sous forme libre : il y aura la nécessité de protéines de transport comme la SHBG (sex hormon binding globulin) Par exemple, la TBG (thyroxine binding globulin) effectue le transport de la thyroxine.

Les hormones de nature peptidique ou protéique vont être synthétisées dans les cellules spécialisées (cellules endothéliales) et cette synthèse suit les processus classiques de synthèse peptidique ou protéique.

Les hormones stéroïdes vont être synthétisées à partir du cholestérol au niveau des mitochondries. Les hormones stéroïdes ne sont pas accumulées dans les cellules sécrétrices mais seront synthétisées à la demande : il n’y a pas de stock.

Les hormones vont atteindre pratiquement toutes les cellules de l’organisme car elles se trouvent dans la circulation sanguine. Cependant, une hormone donnée agit ou active uniquement des cellules cibles qui possèdent des récepteurs spécifiques.

Au niveau intracellulaire, on distingue 2 types de mécanismes d’action.

- Le 1^er consiste en la formation d’au moins un 2^nd messager :

- L’adénylate cyclase pour le glucagon, l’adrénaline, les hormones sexuelles et la corticoprotéine.

- La guanylate cyclase pour l’IGF, l’insuline et l’EGF.

- Un récepteur associé à une tyrosine kinase pour l’hormone de croissance et la prolactine.

- Le 2^ème implique la régulation directe de gènes par l’hormone. Les hormones stéroïdes peuvent diffuser librement à travers la membrane. Une fois dans la cellule, elles doivent se lier à des récepteurs cytosoliques et vont être associées à l’ADN. Cette activation entraîne la transcription du gène.

En général, les hormones sont des substances particulièrement puissantes qui exercent des effets à de très faibles concentrations sanguines. Or, la concentration sanguine d’une hormone va dépendre de 2 paramètres :

- La vitesse de libération de cette hormone,

- La vitesse de son inactivation et de son élimination par l’organisme.

Certaines hormones sont inactivées par les cellules cibles mais la plupart sont éliminées par les cellules rénales ou les cellules hépatiques. La demi–vie d’une hormone varie d’une hormone à l’autre (de quelques minutes à quelques heures)

La vitesse d’action (cinétique) des hormones varie selon la nature de ces hormones :

- Nature peptidique : action rapide,

- Nature stéroïde : action prolongée.

	Nature peptidique	Nature stéroïde
Récepteurs	Membranaires	Intracellulaires
Transduction du signal	Cascade de phosphorylations 2^nds messagers	Liaison à l’ADN Transcription
Cinétique	Rapide	Prolongée
Exemples	Insuline, adrénaline	Cortisol, thyroxine

Certaines hormones peuvent avoir plusieurs fonctions et certaines fonctions (= processus physiologiques) mettent en jeu plusieurs hormones. Souvent ces hormones présentent une action opposée à celle des autres.

La testostérone a une action sur différents tissus (développement embryonnaire de l’appareil génital, des glandes sébacées, la pousse de la barbe, etc.)

La régulation de la glycémie fait intervenir le glucagon, l’insuline, l’hormone de croissance, le cortisol, l’adrénaline.

Le système endocrinien est un système puissant soumis à un contrôle très fin pour éviter qu’il ne s’emballe. La synthèse et la libération de la plupart des hormones sont régulées par un rétrocontrôle.

Un stimulus interne ou externe va déclencher la sécrétion de l’hormone. L’augmentation de la concentration de l’hormone, tout en agissant sur les cellules cibles, inhibe sa libération par la glande endocrinienne.

Par conséquent, la concentration de l’hormone varie très peu. Ces rétrocontrôles pour être décrits selon 2 schémas :

1^er schéma :

La glande libère l’hormone qui agit sur son tissu cible pour le stimuler ou l’inhiber. La réponse induite par l’hormone peut soit inhiber soit stimuler la glande d’origine afin de diminuer ou d’augmenter la sécrétion de l’hormone.

2^ème schéma :

La glande produit un 1^er signal hormonal qui agit sur une 2^nde glande qui est stimulée pour produire une 2^ème hormone qui va agir sur un tissu cible pour produire une réponse. Additionnellement, cette 2^ème hormone est capable de contrôler la production et la libération de la 1^ère hormone par un phénomène de rétrocontrôle (feedback)

S’il n’y avait pas de rétrocontrôle, la sécrétion de l’hormone augmente, provoquant une amplification de la réponse exogène.

Souvent la concentration en hormone est contrôlée par un rétrocontrôle négatif.

Dans quelques cas rares, il existe un rétrocontrôle est positif. C’est le cas de l’œcytocine chez la femme enceinte. Lors de l’accouchement et de l’allaitement, l’hypophyse sécrète des hormones qui vont agir sur l’utérus. Il y a alors une amplification de la sécrétion par l’hypophyse jusqu’à la sortie du fœtus ou la fin de l’allaitement.

Stimuli capables de provoquer la synthèse et la sécrétion hormonale :

- Stimuli humoraux :

Les variations de taux sanguins de certains ions ou nutriments entraînent la libération d’hormones. Exemples :

- La baisse du taux sanguin de Ca²⁺ provoque la libération de parathormone, synthétisée par la glande parathyroïde.

- La baisse de la glycémie provoque la libération de glucagon, synthétisé par le pancréas.

- L’augmentation du taux sanguin de NaCl provoque la libération de vasopressine.

- Stimuli hormonaux :

La libération de la plupart des hormones de l’hypophyse antérieure dépend d’hormones hypothalamiques. A leur tour, les hormones de l’hypophyse antérieure vont induire la libération d’hormones dans le sang par d’autres glandes périphériques.

- Stimuli nerveux :

Des fibres nerveuses peuvent stimuler la libération d’hormones.

- Par exemple, le système nerveux sympathique produit, essentiellement dans des situations de stress, la libération d’adrénaline et de noradrénaline par la glande médullo–surrénale.

- Autre exemple, des influx nerveux provenant de l’hypothalamus vont libérer des hormones de l’hypophyse antérieure, notamment la vasopressine et l’ocytocine.

L’ensemble de ces stimuli sont intégrés au sein de l’hypothalamus et vont induire une libération. L’axe hypothalamo–hypophysaire joue un rôle central dans le système endocrinien.

L’hypothalamus va intégrer des stimuli en provenance des centres supérieurs et va les transformer en messages hormonaux pour réguler des fonctions physiologiques.

On peut décrire 2 voies de sécrétion hormonales :

- Certaines hormones, appelées stimulines, sont libérées par l’hypophyse sous le contrôle d’hormones, elles–même libérées par l’hypothalamus. Ces stimulines, ayant pour organes cibles les glandes périphériques, réguleront les cellules cibles par leur propre sécrétion. Dans cette voie, l’information est transmise par 3 hormones successives.

- Certaines hormones, sécrétées par l’hypophyse, vont agir directement sur des cellules cibles. Ces hormones hypophysaires sont également sous la dépendance d’hormones hypothalamiques.

Anatomie de l’axe hypothalamo–hypophysaire :

L’hypothalamus se situe à la parie inférieure du diencéphale en dessous du 3^ème ventricule et s’étend entre le chiasma optique et les corps mamillaires.

Entre le chiasma optique et le corps mamillaires, se situe l’éminence médiane qui se prolonge vers le bas par une tige, appelée tige pituitaire (= infundibulum) Elle est dirigée vers l’arrière et son renflement terminal va constituer le lobe postérieur de l’hypophyse, appelé également neurohypophyse ou pars nervosa.

La neurohypophyse est d’origine neuro–ectodermique et constituée de cellules gliales, appelées pituicytes, d’axones de neurones sécréteurs hypothalamiques, de capillaires sanguins qui ressemblent à ceux que l’on trouve dans la circulation périphérique (capillaires fenestrés, c’est–à–dire sans BHE)

Cette absence de BHE va faciliter le passage des hormones.

Au cours du développement embryonnaire, une vésicule qui provient de la paroi antérieure du pharynx migre vers l’hypophyse postérieure et va s’accoler pour former le lobe antérieur de l’hypophyse, appelé également l’adénohypophyse ou l’anthypophyse ou pars glandularis ou pars distalis.

Au niveau de l’anthypophyse, il existe une couche mince de tissu qui constitue le lobe intermédiaire de l’hypophyse qui, d’un point de vue fonctionnel, est lié au lobe antérieur de l’hypophyse.

Relation anatomique et fonctionnelle entre l’hypothalamus et l’hypophyse :

Au niveau de l’hypothalamus, les cellules nerveuses sont regroupées en noyaux responsables de fonctions hormonales précises. L’hypothalamus est formé d’un groupement de noyaux. Ces noyaux hypothalamiques n’ont pas uniquement une fonction hormonale ou neuroendocrinienne.

On va y trouver le siège de contrôle de mécanismes physiologiques (faim, température, régulation du système nerveux autonome, horloge biologique dans le noyau supra–chiasmatique)

La relation entre l’hypothalamus et l’hypophyse postérieure est directe. Cette relation est constituée de prolongement de structures nerveuses de hypothalamus.

La majorité des fibres nerveuses dans l’hypophyse postérieure provient de cellules de grande taille, appelés neurones magnocellulaires, situées dans les noyaux supra–optique et para–ventriculaire.

L’hypophyse antérieure n’a pas une origine ectodermique. Elle est reliée à l’hypothalamus par l’intermédiaire de neurohormones qui sont sécrétées dans l’hypothalamus et acheminées vers l’hypophyse antérieure par un système vasculaire original (= système porte veineux)

Système porte veineux :

D’ordinaire, l’artère passe dans un organe sous forme de capillaires et il en ressort une veine. Le système porte veineux consiste en 2 réseaux capillaires reliés entre eux par un système veineux. Cela permet d’éviter que les hormones sécrétées soient diluées et dégradées dans la circulation générale.

Les hormones hypothalamiques sont nombreuses, on peut citer :

- la TRH (tyrotropine releasing hormone) qui vont réguler la sécrétion de la TSH (= hormone tyréiotrope) La TRH est sécrétée par le noyau paramenticulaire antérieur

- Le CRF (corticotropine releasing factor) qui stimule la libération l’ACTH.

- La GRGH va stimuler la libération d’hormone de croissance par l’hypophyse antérieure

- La stomatostatine (= hormone inhibitrice)

L’hypothalamus va intégrer des informations des centres supérieurs et de récepteurs périphériques et va transformer cette information par la sécrétion hormonale. Cette sécrétion hormonale est soumise à un contrôle très fin par les neurotransmetteurs.

L’hypothalamus présente des axones terminaux à dopamine, noradrénaline, acétylcholine et au GABA. La dopamine exerce un effet inhibiteur sur la sécrétion de la prolactine par l’hypophyse antérieure. La libération de CRF est contrôlée par la noradrénaline et la dopamine.

La dopamine peut aussi être sécrétée au niveau de la tige pituitaire et peut atteindre l’hypophyse antérieure via le système sanguin.

4 profils de contrôle nerveux sur le neurone sécréteur hypothalamique :

- L’activité de ce neurone hypothalamique régulée par un ensemble de neurones et interneurones.

- La régulation directement (sans interneurones)

- La partie terminale du neurone hypothalamique possèdant des récepteurs pré–synaptiques qui permettent une régulation via la synapse terminale (exemple des opiacés)

- La régulation par la libération de neurotransmetteurs dans les vaisseaux sanguins.

Þ En résumé, l’activité hormonale de l’hypothalamus est le siège d’une régulation complexe et fine.

Exemple de régulation de sécrétion d’une hormone de l’hypophyse postérieure et ses effets :

L’hypophyse postérieure sécrètent 2 hormones : la vasopressine (= hormone antidiurétique et l’ocytocine) Elles ne sont pas synthétisées par les mêmes neurones. Les neurones vasopressinergiques et ocytoninergiques contiennent également plusieurs neurotransmetteurs et neuropeptides tels que la gualanine et les catécholamines.

Chacune de ces hormones est stockée dans des granules sous forme associée avec sa protéine spécifique : la neurophysine 1 (pour la vasopressine), la neurophysine 2 (pour l’ocytocine)

Ces protéines sont synthétisée au niveau de l’hypothalamus et vont être transportées jusqu’aux terminaisons nerveuses localisées dans l’hypophyse postérieure.

Une fois ces neurones dépolarisés, les hormones vont être libérées dans le liquide interstitiel et vont atteindre les capillaires qui irriguent l’hypophyse postérieure.

La vasopressine est un petit peptide de 9 acides aminés. Elle exerce ses effets au niveau des parois collectrices du rein. Elle est aussi un puissant vasoconstricteur. Elle agit sur les cellules cibles via des récepteurs couplés aux protéines G.

Il existe 2 types de récepteurs à la vasopressine : V1 et V2.

- Les récepteurs V1 sont subdivisés en V1a et V1b.

Le récepteur V1b est exprimé dans plusieurs structures du système nerveux central (cortex cérébral, hippocampe, système limbique) Cela montre l’action de la vasopressine sur ces fonctions cognitives (modulation de l’activité cérébrale : mémoire, état psychique)

Il est également exprimé au niveau des vaisseaux sanguins (puissant vasoconstricteur)

- La majorité des V2 est présente au niveau du rein. Son rôle majeur est le contrôle de la diurèse en diminuant le volume urinaire.

L’ocytocine agit sur la mémoire spatiale.

Mécanismes de régulation l’hormone antidiurétique (= vasopressine = ADH) :

Il existe 2 mécanismes :

- Un mécanisme de contrôle réflexe est mis en jeu suite à une augmentation du volume sanguin qui est le reflet d’une augmentation de la quantité d’eau dans l’organisme.

L’hypervolémie se traduit par une distension des organes circulatoires (en particulier le cœur) Les parois de ces organes possèdent des mécanorécepteurs sensibles à l’étirement et donc sensible au volume des cavités. On parle de volorécepteurs.

Les informations reçues au niveau de ces récepteurs sont transmises par le nerf vague au niveau des noyaux supra–optiques. Ces informations vont inhiber la libération de vasopressine, d’où une réduction de perméabilité à l’eau du tube collecteur du néphron, ce qui favorise la diurèse et ainsi contribuer à rétablir le volume sanguin.

- Un mécanisme de contrôle humoral est mis en jeu par des variations de la pression osmotique du tissu extracellulaire. Cette pression osmotique peut être due soit à l’augmentation du capital en eau dans l’organisme, soit à une diminution de la quantité de substances en solution.

Par exemple, une augmentation du NaCl entraîne une augmentation de la P_OSM et donc une diminution de la diurèse.

Ces variations de P_OSM sont perçues par des récepteurs spécifiques, appelés osmorécepteurs, situés dans les neurones hypothalamiques (essentiellement les noyaux supra–optiques) La stimulation de ces récepteurs a pour effet de diminuer la libération de la vasopressine, ce qui entraîne une augmentation de la diurèse de façon à rétablir la P_OSM.

La vasopressine est sujet à un contrôle plus fin. En effet, plusieurs paramètres (= substances) sont capables de moduler la sécrétion de la vasopressine. Par exemple, la PO₂, la PCO₂ module la libération de vasopressine :

- La diminution de la PO₂ entraîne la libération de vasopressine.

- La diminution de la PCO₂ entraîne la rétention de vasopressine.

Cette hormone joue un rôle important dans le maintien des volumes liquidiens de l’organisme. Ce rôle peut être illustré dans le cas d’une pathologie, appelée diabète insipide (absence de sucre dans les urines)

Cette pathologie est liée à une réduction de la sécrétion de vasopressine (voire une suppression totale) à la suite d’atteinte des noyaux hypothalamiques ou de l’hypophyse antérieure. On constate une diurèse très importante : on parle de polyurie. Les volumes d’urine excrétée peuvent atteindre 20L/jour, entraînant une sensation de soif importante et une déshydratation.

Il existe une autre variante : le diabète insipide néphrogénique où le rein ne répond plus à la vasopressine.

Les récepteurs à la vasopressine sont exprimés dans le cerveau. Le rôle de ces récepteurs n’est pas suffisamment connu.

La vasopressine jouerait un rôle dans les processus de mémoire. En effet, dans certains modèles expérimentaux, l’effet de la vasopressine permet de réduire le déficit mnésique induit par des agents pharmacologiques. Récemment, un laboratoire français explique que la vasopressine serait impliquée dans des pathologies psychiques, comme la dépression et l’anxiété.

Des antagonistes des récepteurs à la vasopressine ont des effets anxiolytiques et antidépresseurs. Exemple de la souris dans un tube en Y avec une des 2 branches dans l’obscurité et l’autre est éclairée.

Avec du diazépan, il y a une augmentation du pourcentage d’entrée dans la branche éclairée (alors que la souris a une préférence naturelle aux zones sombre.

Avec des antagonistes des récepteurs à la vasopressine, on observe les mêmes effets.

La vasopressine facilite l’apprentissage (au niveau de l’hippocampe et du système limbique) Le Na⁺ stimule la libération de vasopressine via les noyaux hypothalamiques. L’effet passerait par l’activation de neurones glutamatergiques (excitateurs)

En résumé :

La vasopressine est une enzyme sécrétée par l’axe hypothalamo–hypophysaire et agit sur les organes périphériques (notamment le rein), mais également au niveau central pour réguler des processus nerveux.

D’un autre coté, la sécrétion de cette hormone est sous la dépendance de l’activité cérébrale (via des neurotransmetteurs)

Þ Communication bidirectionnelle.

Exemple d’une hormone hypophysaire : la stimuline :

Elle est sécrétée par l’hypophyse antérieure et contrôle la sécrétion d’autres hormones par une glande périphérique comme la TSH (= thyréotrophine = thyréostimuline) La stimuline contrôle le fonctionnement hormonale de la glande thyroïde.

C’est une glande située à la base du larynx et constituée par 2 lobes latéraux reliés par un isthme. Elle pèse 10 à 20g chez l’adulte. C’est une glande très dynamique :

- Elle est plus petite dans les régions où l’apport en iode est absent,

- Elle est plus volumineuse chez la femme que chez l’homme,

- Sa taille augmente pendant la puberté, la grossesse, la lactation et la dernière partie du cycle menstruel.

Sur le plan microscopique, la thyroïde est formée de nombreux follicules entourés d’un tissu interstitiel où cheminent des capillaires, des terminaisons nerveuses et des cellules appelées des cellules de type C qui synthétisent une hormone appelée calcitonine (rôle homéostasique)

Chaque follicule de la thyroïde est constitué d’une seule couche de cellules folliculaires qui produisent une glycoprotéine (= thyroglobuline) et la libèrent dans la cavité centrale du follicule appelé colloïde.

Les hormones thyroïdiennes qui sont la triiodothyronine (T3) et la tétraiodothyronine (T4 = thyroxine) sont obtenues par condensation de 2 molécules de thyrosine dont le noyau a subi 1 ou 2 iodinations.

La glande thyroïde est capable de synthétiser et de libérer lentement des hormones. Les hormones thyroïdiennes sont hydrophobes. La majeure partie de ces hormones va se lier à des protéines plasmatiques dont la plus importante est la TGB (thyroxin binding globulin)

Certains médicaments se fixent sur cette protéine et entraîne une augmentation de la concentration plasmatique en hormones thyroïdiennes, comme le salicylate (famille de l’aspirine), les antiépileptiques ou les anti–inflammatoires stéroïdiens.

La T3 est 10 fois plus active que la T4 et elle agit plus rapidement. La T3 ne provient qu’en partie de la thyroïde :

- 20% de la T3 est synthétisée et libérée par la thyroïde,

- Le reste provient de la transformation de T4 en T3.

Cette transformation se fait au niveau de les cellules cibles qui possèdent des déiodinases (dont la 5’–déiodinase)

Certains auteurs décrivent la T4 comme une prohormone (= sorte de réserve de T3)

Les hormones thyroïdiennes sont hydrophobes : elles peuvent pénétrer aisément dans la cellule par simple diffusion. Certaines cellules possèdent, au niveau de leur membrane, un mécanisme de transport spécifique pour les hormones thyroïdiennes qui facilite la capture de la fraction libre de ces hormones et leur entrée dans la cellule.

Les récepteurs aux hormones thyroïdiennes sont des protéines nucléaires associées à la chromatine qui régulent la transcription.

T3 possède une affinité pour les récepteurs supérieure à celle de T4. Après la liaison hormonale, le complexe hormone–récepteur induit la transcription de gènes qui sont réceptifs aux hormones thyroïdiennes.

Ceci passe par une activation préalable de domaines TRE (Thyroïd hormon Response Element) L’interaction entre les hormones thyroïdiennes, le récepteur et ces domaines TRE peut soit amplifier, soit inhiber la transcription des gènes.

2 types de récepteurs ont été identifiés (issus de gènes distincts) : TRa et TRb qui sont eux–mêmes dubdivisés en plusieurs sous–types (TRa₁, TRa₂, … et TRb₁, TRb₂, …)

Au niveau de SNC, la densité la plus élevée des récepteurs aux hormones thyroïdiennes a été observée dans le cervelet, ainsi que dans le cortex cérébral. Ils sont aussi présents dans d’autres structures comme l’hippocampe, le striatum et certains noyaux hypothalamiques, la moelle épinière et le tronc cérébral.

Leur existence dans ces structures suggère un rôle des hormones thyroïdiennes dans le fonctionnement de ces structures.

Le transport des hormones thyroïdiennes depuis le sang jusqu’aux compartiments intra–parenchymateux (= intra–cérébral) est facilité par une protéine plasmatique appelée transthyrétine qui permet le transport à travers la BHE.

Mode d’action des hormones thyroïdiennes :

Elles possèdent plusieurs fonctions physiologiques, elles exercent un rôle important sur les voies métaboliques :

- Augmentation de la synthèse protéique,

- Augmentation du métabolisme des lipides et des sucres, ainsi que des vitamines,

- Stimulation du métabolisme énergétique dans la plupart des tissus de l’organisme.

Cette élévation du métabolisme énergétique produit une élévation de la température avec une consommation d’O₂. Les hyperthyroïdies ont un métabolisme basal élevé et les hypothyroïdies sont un métabolisme basal faible (froid, fatigue)

Le changement de température régule la production des hormones thyroïdiennes. Le froid est perçu par l’hypothalamus qui produit de la TRH agissant au niveau de l’hypophyse antérieur, qui elle–même sécrète la TSH qui agit sur les glandes thyroïdiennes pour produire la T3 et la T4 qui augmentent le métabolisme (production de chaleur)

Les hormones thyroïdiennes jouent un rôle important dans la croissance, elles sont nécessaires au développement et la différenciation de la plupart des tissu de l’organisme.

Ces actions sur la croissance peuvent être directes ou indirectes via la stimulation de l’hormone de croissance.

Les pathologies humaines caractéristiques qui touchent l’enfant sont liées à une hyposécrétion des hormones thyroïdiennes. Chez ces enfants, il existe un nanisme caractérisé où la formation des os longs est particulièrement altérée.

Au niveau du SNC, il est bien connu que les hormones thyroïdiennes agissent sur le développement cérébral. Ceci a pu être mis en évidence en étudiant des individus atteints de crétinisme.

Cette pathologie était répandue dans les régions pauvres en iode et avec une faible consommation de produits de la mer. Cela entraîne une carence en iode qui induit un retard dans le développement moteur et intellectuel chez l’enfant.

Chez l’homme, la présence de récepteurs aux hormones thyroïdiennes peut être observée dès la 10^ème semaine de grossesse. D’ailleurs, le cerveau du fœtus possède une densité plus élevée de récepteurs aux hormones thyroïdiennes par rapport au cerveau de l’adulte, suggérant ainsi un rôle important dans le développement embryonnaire cérébral.

Elles sont essentielles au développement des synapses (synaptogenèse) ainsi que dans la synthèse de neurotransmetteurs.

Elles jouent également un rôle dans le développement des cellules gliales (astrocytes, oligodendrocytes et microglie), leur viabilité (= survie) et la différenciation des cellules microgliales (émission de prolongements)

Une littérature importante suggère un rôle des hormones thyroïdiennes dans le processus de mémoire et d’apprentissage. Il a été montré que T3 était capable d’atténuer les déficits de mémoire causés par la scopolamine (= antagonistes des récepteurs cholinergiques)

" Test de la piscine de Morris

Une déficience en hormones thyroïdiennes serait un facteur de risque pour développer la maladie d’Alzheimer.

Ces hormones thyroïdiennes sont sous contrôle de nombreux neurotransmetteurs (adrénaline, noradrénaline, sérotonine, glutamate, GABA, dopamine, etc.)

La dopamine agit sur l’hypothalamus mais également sur l’hypophyse antérieure pour inhiber la synthèse de TSH (et donc inhiber la libération d’hormones thyroïdiennes)

Dysfonctionnement de la glande thyroïdienne :

- L’hypothyroïdie peut être provoquer par des anomalies de la glande elle–même (hypothyroïdie I^AIRE) ou être due à une déficience de TSH (hypothyroïdie II^AIRE) ou due à une anomalie de l’hypothalamus (hypothyroïdie III^AIRE) L’hypothyroïdie peut être observée à la suite d’une carence alimentaire en iode.

Chez l’adulte, le syndrome hypothyroïdien est appelé syndrome de myxodème et se manifeste par un métabolisme basal long, des sensations de froid, un assèchement et un épaississement de la peau, des oedèmes, une baisse des aptitudes mentales, parfois une léthargie, une dépression, une baisse de la force cardiaque, une bradycardie, une baisse de la motilité intestinale, un visage boursouflé (dû à la l’œdème), etc. Une hypothyroïdie sévère peut amener jusqu’au coma.

Si l’hypothyroïdie est due à une carence en iode, la glande thyroïde s’hypertrophie, ce qui produit un goitre endémique. S’il n’y a pas de traitement mis en place, les cellules thyroïdiennes s’épuisent et la glande s’atrophie.

Chez l’enfant, l’hypothyroïdie grave s’appelle le crétinisme. Ce trouble se caractérise par une petite taille, une langue et un cou épais, accompagné d’une arriération mentale.

- Le trouble d’hyperthyroïdie le plus répandu est la maladie de Basedow. Cette pathologie est observée dans la région où l’apport est iode est suffisant et constant, dû à un déséquilibre du système immunitaire. il s’agit d’une maladie auto–immune. En fait, on va trouver dans le sérum des anticorps TSI (Thyroïd Stimulating Immunoglobulins) qui se fixent sur les cellules folliculaires à la place de la TSH et cette fixation induit la synthèse des hormones thyroïdiennes.

Le diagnostique, en sérologie, est une baisse de la TSH circulant du à un phénomène de feedback négatif.

Chez ces patients, on observe une accélération du métabolisme basal, une sudation importante, des pulsations cardiaques rapides et irrégulières, de la nervosité, une diminution du poids corporel (perte pondérale), une exophtalmie (sortie des yeux hors des orbites)

Il existe des traitements d’injections par intraveineuse d’anti–thyroïdiens, d’ablation de la glande thyroïde et, chez les personnes âgées, d’injections d’iode radioactif qui irradie la glande thyroïdienne.

Il existe une autre maladie auto–immune : maladie de Hashimoto qui entraîne la destruction de la glande thyroïde par d’autres anticorps.

Le système nerveux autonome

La respiration

Le système digestif

Neuroendocrinologie