ENDOCRINIEN (SYSTÈME)

ENDOCRINIEN (SYSTÈME)
ENDOCRINIEN (SYSTÈME)

Le terme système endocrinien désigne des organes et des groupes de cellules dont l’origine embryologique, l’emplacement au sein de l’organisme et les rapports avec d’autres tissus peuvent être très divers, mais dont la réunion en un ensemble est justifiée par des caractères généraux, anatomiques et surtout physiologiques.

Chargé, avec le système nerveux, de maintenir la stabilité du milieu intérieur des animaux multicellulaires et de déclencher les réponses adéquates aux stimulations venues du milieu ambiant, le système endocrinien agit par mise en circulation (ou sécrétion interne) de messagers chimiques, les hormones , élaborées par des tissus spécialisés et exerçant à distance des actions spécifiques en parvenant par voie sanguine aux cellules et organes jouant le rôle d’effecteurs.

Cette spécificité du lieu d’élaboration et du lieu d’action fait rejeter hors du cadre de la sécrétion interne la mise en circulation des produits du métabolisme général, même lorsque ceux-ci exercent des actions physiologiques bien définies.

Le phénomène de la sécrétion interne fut affirmé par Bordeu (1775) et expérimentalement démontré par Berthold. Mais c’est Claude Bernard (1850) qui reconnut la nécessité d’une régulation de la composition du milieu intérieur et affirma que cette régulation dépendait en partie des organes que traverse le sang; ainsi étaient jetées les bases de l’endocrinologie moderne. Mais, à partir de la fin du XIXe siècle, la notion de sécrétion interne subit une certaine restriction par rapport à celle de Claude Bernard. En effet, pour l’illustre physiologiste, elle englobait l’ensemble des composés chimiques rejetés par les différents organes dans le torrent circulatoire, alors que les auteurs actuels la réservent à la production et à la mise en circulation des hormones, essentiellement caractérisées par leur élaboration dans des cellules ou organes bien définis, leur rejet dans le milieu intérieur ainsi que par leur effet électif sur le fonctionnement de cellules, tissus ou organes dits effecteurs, cet effet étant hors de proportion avec l’apport de matière ou d’énergie que représente la quantité d’hormone fixée par l’effecteur.

Les actions hormonales sont moins rapides, mais plus durables que les actions nerveuses; elles s’exercent sur la plupart des organes et fonctions des animaux supérieurs. Cette multiplicité d’effets explique l’importance de la régulation fonctionnelle du système endocrinien, régulation qui peut mettre en jeu des chaînes d’organes et qui repose, dans la plupart des cas, sur le principe de rétroaction. Les anciens auteurs avaient coutume d’opposer les régulations nerveuses et endocrines; en fait, il n’existe aucune délimitation formelle entre les deux systèmes intégrateurs, et les recherches récentes illustrent largement la portée essentielle des corrélations neuro-endocrines, intéressant à la fois la composition chimique du milieu intérieur, la structure de certains tissus et organes, certains phénomènes physiologiques et même le comportement de l’organisme. La physiologie comparée révèle que le système nerveux est, du point de vue évolutif, le plus ancien des deux systèmes intégrateurs. L’apparition de cellules neurosécrétrices semble s’être produite à un moment relativement précoce de l’évolution animale; celle de glandes endocrines anatomiquement individualisées paraît plus tardive. Le passage des formes primitives aux plus évoluées va de pair avec une complication sans cesse croissante des corrélations endocrines et neuro-endocrines.

Les premiers exemples de sécrétion interne ont été découverts chez les Vertébrés, mais, à l’heure actuelle, des régulations endocrines sont connues chez de nombreux Invertébrés. D’autre part, la notion d’hormones végétales est à l’origine d’un vaste ensemble de recherches, et il y a lieu d’admettre que des phénomènes hormonaux peuvent intervenir dans le fonctionnement de tous les êtres multicellulaires.

1. Caractères morphologiques

Du point de vue anatomique, le système endocrinien comporte un certain nombre d’organes individualisés, les «glandes vasculaires closes» des anciens auteurs; il y a lieu d’y ajouter des cellules isolées ou groupées, se trouvant dans des tissus qui n’ont pas de fonction endocrine. Un cas particulier, très important, est représenté par des cellules douées à la fois des caractères de la cellule nerveuse et de ceux de la cellule glandulaire, cette dernière potentialité se soldant par l’élaboration d’hormones déversées dans le milieu intérieur; ces éléments sont désignés sous le nom de cellules neurosécrétrices.

Les glandes endocrines anatomiquement individualisées sont douées de caractères morphologiques très évocateurs; dans un certain nombre de cas, ces particularités en ont permis l’identification à un moment où la physiologie ne fournissait pas le moindre indice en faveur de la véritable fonction des organes en question. En effet, ceux-ci sont constitués d’éléments pourvus des caractères de la cellule glandulaire et ne présentent pas de conduit excréteur pouvant servir à l’évacuation du produit de sécrétion; ils sont très richement vascularisés chez les animaux à système circulatoire clos, et ils sont situés au contact d’une lacune sanguine chez ceux dont le système circulatoire est ouvert: ces dispositifs anatomiques assurent une mise en circulation facile et rapide des hormones. La plupart des glandes endocrines des Vertébrés se présentent, à l’examen histologique, sous forme de cordons cellulaires plus ou moins ramifiés, entourés d’un très riche réseau de capillaires sanguins (fig. 1 a). La glande thyroïde composée de follicules dans la lumière desquels s’accumule le produit de sécrétion (fig. 1 b) représente une remarquable exception à cette règle; une autre exception importante est la neurohypophyse, groupement de terminaisons neurosécrétrices (fig. 1 c). Les glandes endocrines d’Invertébrés répondent généralement au premier et au troisième type qui viennent d’être évoqués, car elles sont soit des parenchymes, soit des amas de terminaisons neurosécrétrices.

L’allure glandulaire des cellules constitutives, l’absence de conduit excréteur et la richesse de la vascularisation restent valables en tant que caractères anatomiques des formations endocrines qui ne constituent pas des organes autonomes. C’est ainsi que les îlots de Langerhans du pancréas, éparpillés dans le parenchyme exocrine de cette glande, les amas de tissu chromaffine disséminés le long de la chaîne sympathique abdominale représentent des glandes endocrines «diffuses». Encore plus poussée est la dispersion des cellules endocrines produisant la calcitonine (cellules parafolliculaires de la glande thyroïde des Mammifères), la gastrine (cellules endocrines de la muqueuse pylorique de l’estomac), la 5-hydroxytryptamine ou sérotonine (cellules entérochromaffines, fig. 2 a). L’individualité anatomique n’est donc nullement un caractère obligatoire d’une glande endocrine.

En règle générale, chaque hormone mise en évidence par des techniques physiologiques ou biochimiques dans le sang issu de la glande endocrine est élaborée par un type cellulaire bien défini. Il en résulte que les glandes qui ne sécrétent qu’une hormone sont constituées de cellules appartenant à une seule catégorie, alors que celles qui sécrétent plusieurs hormones comportent, dans la grande majorité des cas, plusieurs types cellulaires. Il arrive même que des hormones antagonistes soient formées par des cellules glandulaires adjacentes ou contiguës; les cellules A et B du pancréas endocrine, qui produisent le glucagon et l’insuline (fig. 2 b), en sont un exemple. Dans la plupart des cas, les modalités cytologiques de l’élaboration des produits de sécrétion ne diffèrent pas de celles qui président, dans les cellules glandulaires exocrines, à la synthèse de produits destinés à être rejetés dans le milieu ambiant.

Il existe un lien indiscutable entre l’origine embryologique des glandes endocrines des Vertébrés et la nature chimique des hormones qu’elles sécrètent. Les glandes et cellules endocrines d’origine mésodermique fabriquent principalement des stérols, alors que celles qui sont d’origine ectodermique ou endodermique élaborent avant tout des peptides ou des amines étroitement apparentées au métabolisme de certains amino-acides.

Nous sommes beaucoup moins renseignés en ce qui concerne la constitution chimique des hormones des Invertébrés et il ne faut pas se dissimuler le caractère tout provisoire de certaines descriptions d’actions «hormonales» chez ces animaux. En effet, la preuve de la spécificité d’action sur les effecteurs et de l’intervention effective dans le fonctionnement normal de l’organisme n’est acquise, pour les hormones des Invertébrés, que dans un nombre assez réduit de cas. Les expériences qui portent sur le mécanisme humoral des mouvements pigmentaires (adaptation chromatique physiologique) relèvent beaucoup plus de la pharmacologie que de la physiologie; des chromatotropines très efficaces ont été extraites des centres nerveux d’animaux qui sont eux-mêmes dépourvus d’adaptation chromatique. Compte tenu des réserves qu’impose le caractère fragmentaire de nos connaissances, les glandes endocrines des Invertébrés et les actions exercées par les principes qui y sont élaborés peuvent être classées, avec Gersch, en deux groupes. Parfois, c’est le système nerveux de l’animal qui est la source du composé dont l’action hormonale est démontrée ou rendue probable; ces composés ou principes sont désignés sous le nom de neurohormones et leur élaboration dans des cellules neurosécrétrices est démontrée dans certains cas, vraisemblable dans d’autres. Un deuxième groupe d’actions hormonales est le fait de corps sécrétés par des glandes anatomiquement indépendantes du système nerveux, quoique reliées à lui par des corrélations fonctionnelles très étroites. Ces corps sont désignés sous le nom d’hormones glandulaires.

2. Rapports avec le système nerveux

Les anciens auteurs opposaient les deux systèmes chargés de maintenir l’équilibre du milieu intérieur, à savoir le système nerveux et le système endocrinien. En effet, le système nerveux déclenche, en général, des réponses rapides et localisées, les impulsions étant véhiculées par les nerfs et apportées au lieu même de la réponse; le système endocrinien est responsable de réponses plus lentes et de plus longue durée, les messagers étant transportés par voie sanguine, d’où un délai plus long entre le déclenchement de l’action et la réponse effective. Mais cette opposition s’efface à la lumière des études récentes. On sait aujourd’hui que les impulsions nerveuses sont, en réalité, transmises aux organes innervés par des messagers chimiques libérés au lieu même de leur action: or certains de ces messagers sont chimiquement identiques à des composés élaborés dans des glandes endocrines. C’est ainsi que l’adrénaline et la noradrénaline représentent soit des intermédiaires chimiques de l’influx nerveux (neurohumeurs, neurotransmetteurs) lorsqu’elles sont mises en liberté par des terminaisons du système nerveux autonome, soit des hormones lorsqu’elles sont élaborées dans la médullo-surrénale et déversées dans le sang qui traverse cet organe. D’autre part, certaines glandes endocrines et le système nerveux sont reliés entre eux par des rapports intimes puisque des maillons purement nerveux, des maillons mixtes et des maillons purement endocrines peuvent entrer dans la composition de la chaîne qui conduit de la stimulation à la réponse de l’organisme. Ce concept de corrélation neuro-endocrine, énoncé pour la première fois vers 1930 (Roussy et Mosinger), a été le point de départ de travaux qui ont permis ensuite d’identifier la nature chimique des neurohormones.

Les progrès essentiels ont été la caractérisation progressive des hormones et leur répartition en deux grands groupes: nature polypeptidique ou nature stéroïdienne. (Le cas de la noradrénaline et de l’adrénaline vient d’être évoqué.) Par ailleurs, d’indiscutables hormones peuvent être synthétisées dans d’autres tissus que ceux de la glande endocrine qui est leur lieu habituel d’élaboration.

3. Signification fonctionnelle

Le rôle d’intégrateur dévolu, avec le système nerveux, au système endocrinien explique la multiplicité des effets exercés par ce dernier; bien rares sont les phénomènes morphologiques, physiologiques et métaboliques liés à la vie des organismes multicellulaires qui échappent réellement au contrôle direct ou indirect du système endocrinien. La réciproque est d’ailleurs vraie, puisque la grande majorité des événements qui surviennent dans la vie d’un organisme retentissent sur le système endocrinien. Les glandes endocrines règlent de nombreux phénomènes métaboliques; leur fonctionnement influence la croissance globale de l’organisme et le développement de la plupart des organes; bien des stimulations venues du milieu ambiant déclenchent dans l’organisme des chaînes de réactions dont les maillons essentiels sont représentés par des glandes endocrines. Le fonctionnement du système nerveux, le psychisme, le comportement sont, en partie, soumis à des contrôles endocriniens. Même des modifications intimes et particulières du milieu intérieur, telles que les réactions d’immunité, n’échappent pas au contrôle du système endocrinien. Ce dernier est donc indispensable à la vie.

Les différentes parties du système endocrinien interviennent dans les phénomènes évoqués ci-dessus par des modifications des quantités d’hormones déversées dans le milieu intérieur. Ces modifications sont déclenchées par des impulsions nerveuses ou humorales, mais l’intervention d’intermédiaires chimiques dans la transmission de l’influx nerveux atténue la portée de cette distinction. Un exemple net de régulation nerveuse du fonctionnement d’une glande endocrine est fourni par la médullo-surrénale des Mammifères, qui réagit à des stimulations qui lui parviennent par l’intermédiaire des nerfs splanchniques. Dans la plupart des cas, la stimulation qui parvient à la glande endocrine est humorale, représentée par une modification de la teneur en certaines substances du sang qui traverse l’organe. Ces substances peuvent être des métabolites (glucose, ions calcium, etc.) ou des hormones élaborées par d’autres cellules endocrines.

4. Régulations endocrines

L’importance des fonctions dévolues dans l’organisme au système endocrinien explique la nécessité d’une régulation très précise du fonctionnement de ce système lui-même. Les mécanismes responsables sont très variables suivant les cas, mais reposent le plus souvent sur un principe qui joue par ailleurs un grand rôle dans le fonctionnement des systèmes électriques, à savoir la rétroaction ou rétrorégulation (feedback des auteurs anglo-saxons). Conformément à ce principe, une relation de rétrorégulation existe entre deux grandeurs variables X et Y si les variations de X entraînent des variations de Y et vice versa. Cette rétrorégulation est négative si l’augmentation de Y a pour effet une diminution de X, X symbolisant l’hormone élaborée et Y le composé dont la concentration est accrue par l’augmentation de la quantité d’hormone mise en circulation; c’est là le type de rétroaction le plus fréquent dans le système endocrinien des Vertébrés.

Le schéma simple qui vient d’être défini résume, dans certains cas, les relations entre la glande endocrine et les modifications du milieu intérieur qui découlent de son action sur les effecteurs. C’est ainsi que les cellules A du pancréas endocrine sécrètent le glucagon, hormone qui élève le taux du sucre sanguin (glucose); celui-ci agit en retour sur les cellules A en déterminant une diminution de la mise en circulation de glucagon. Les cellules B du même organe sécrètent l’insuline, dont les effets sont diamétralement opposés à ceux du glucagon, puisqu’elle abaisse le taux sanguin en sucre; l’élévation de ce taux accroît la libération d’insuline. Il en résulte qu’une augmentation de la concentration sanguine en sucres réducteurs (glucose en premier lieu) a pour effet de diminuer la sécrétion de glucagon et d’augmenter celle d’insuline, l’inverse se produisant lorsque le sang s’appauvrit en glucose (fig. 3 a). Un mécanisme hormonal de même type est responsable du maintien du taux sanguin en calcium. En effet, la glande parathyroïde élabore une hormone qui élève ce taux, mais les cellules à calcitonine de la glande thyroïde sécrètent une hormone qui l’abaisse. En cas d’apport excessif de calcium, c’est la sécrétion de calcitonine qui est accrue, alors que celle d’hormone parathyroïdienne est diminuée; l’inverse se produit lorsque la teneur en calcium du sang tombe au-dessous de la valeur normale.

Dans un nombre appréciable de cas, un maillon complémentaire se trouve ajouté à la chaîne, la glande endocrine ne recevant pas directement les informations qui déclenchent l’augmentation ou la diminution de la sécrétion. C’est ainsi que la libération d’adrénaline et de noradrénaline par la médullo-surrénale (M) est déclenchée, au moyen d’une impulsion purement nerveuse, par les centres hypothalamiques du système nerveux autonome (H), le ganglion cœliaque (C) servant de relais nerveux. Une fois libérées dans le sang circulant, les deux hormones agissent sur leurs effecteurs spécifiques (R) et les modifications du milieu intérieur qui en découlent retentissent sur les centres hypothalamiques en diminuant la stimulation qu’ils exerçaient sur la médullo-surrénale (fig. 3 b). Ce n’est donc plus la glande endocrine elle-même qui règle directement son fonctionnement d’après la composition du milieu intérieur. Un mécanisme correspondant au même schéma, mais où tous les maillons sont de nature humorale, règle la sécrétion d’hormone de croissance par le lobe glandulaire de l’hypophyse. L’hypothalamus centralise les informations nécessaires. Une hypophysostimuline agissant électivement sur les cellules qui élaborent l’hormone de croissance est déversée dans les vaisseaux sanguins qui irriguent le lobe glandulaire de l’hypophyse et celui-ci met en circulation la quantité correspondante d’hormone de croissance. Les modifications du milieu intérieur qui découlent de l’action de celle-ci sont enregistrées par l’hypothalamus et non par l’hypophyse et ce sont les centres hypothalamiques qui règlent les nouvelles informations adressées, par voie humorale, à l’hypophyse.

Une complication supplémentaire du système conduit aux cas où l’hormone élaborée dans la glande endocrine agit sur une autre glande endocrine. L’exemple le plus clair en est la régulation du fonctionnement des follicules thyroïdiens (fig. 4). Les informations adéquates sont centralisées dans l’hypothalamus (H) et conditionnent le taux de mise en circulation, dans le sang du système porte hypophysaire (S), de l’hypophysostimuline qui agit de façon élective sur les cellules du lobe glandulaire de l’hypophyse (G), auxquelles incombe la sécrétion de thyréotropine (TSH); cette dernière hormone, rejetée dans le milieu intérieur, parvient par voie sanguine à la glande thyroïde (T) et règle la quantité de thyroxine (T4) déversée dans le sang. La thyroxine agit sur les effecteurs spécifiques (EfSp) et son taux dans le sang circulant représente, à son tour, l’élément d’information essentiel des centres hypothalamiques, si bien que tout accroissement du taux sanguin de thyroxine commande une moindre mise en circulation de l’hypophysostimuline correspondante (thyrotropin releasing factor des auteurs anglo-saxons) et, partant, de thyréotropine (fig. 4). Un relais à deux étages se trouve donc interposé entre la glande endocrine qui élabore l’hormone et l’information que représente le taux sanguin de celle-ci.

L’impressionnante somme des connaissances acquises dans le domaine des corrélations endocrines des Vertébrés conduit à l’abandon définitif de la conception suivant laquelle le lobe glandulaire de l’hypophyse figurerait le «chef d’orchestre» dans le concert des glandes endocrines. En fait, l’hypophyse n’est qu’un maillon dans une chaîne compliquée; ce n’est pas elle qui reçoit directement les informations venues du reste de l’organisme, et son fonctionnement est conditionné par les centres hypothalamiques auxquels elle est étroitement subordonnée.

5. Corrélations neuro-endocrines

Les recherches récentes ont bien mis en lumière le rôle essentiel des corrélations neuro-endocrines dans le fonctionnement des organismes supérieurs. La commande nerveuse directe d’une glande endocrine est un fait assez rare (exemple de la médullo-surrénale des Mammifères). Dans la plupart des cas, le lien entre le système nerveux et les glandes endocrines est assuré par des cellules neurosécrétrices, pourvues à la fois des caractères de la cellule nerveuse et de ceux de la cellule glandulaire. Capables d’assumer les fonctions des deux types cellulaires, ces éléments reçoivent les stimulations venues des centres nerveux supérieurs et réagissent par la libération d’hormones au niveau des terminaisons de leurs axones. Dans un certain nombre de cas, les hormones produites par les cellules neurosécrétrices agissent directement sur des effecteurs hormonaux périphériques, mais dans d’autres cas, elles conditionnent le fonctionnement d’autres glandes endocrines, les cellules neurosécrétrices se trouvant ainsi interposées, dans des chaînes de réactions physiologiques, entre des formations purement nerveuses, d’une part, et des formations purement glandulaires, d’autre part.

Le déterminisme hormonal des mues des Crustacés supérieurs offre un exemple relativement simple de corrélation neuro-endocrine. Des stimulations intégrées par les centres supérieurs du ganglion cérébroïde sont transmises aux cellules neurosécrétrices de l’organe de Hanström (organe X) situé dans le pédoncule oculaire. Cet organe réagit par l’arrêt de la sécrétion du principe inhibiteur de la mue. La glande de mue (organe Y), dont le fonctionnement est ainsi déclenché, libère, dans le milieu intérieur de l’animal, le précurseur ( 見 ecdysone) de l’hormone de mue ( 廓 ecdysone). Celle-ci agit sur les différents effecteurs (épiderme, organes de réserve, etc.) et détermine l’ensemble des modifications qui correspondent à la préparation à la mue, puis à l’exuviation elle-même. Mais l’endocrinologie des Vertébrés et celle des Insectes sont riches en régulations neuro-endocrines beaucoup plus complexes, dont les cinq exemples suivants donnent une idée.

– L’ovulation de la lapine n’est pas spontanée. Les stimulations purement nerveuses qui résultent de l’accouplement sont transmises à la moelle épinière; elles parviennent au cerveau: d’abord aux hémisphères cérébraux, puis à l’hypothalamus où elles déclenchent une libération de l’hypophysostimuline qui règle la sécrétion des gonadotropines du lobe glandulaire de l’hypophyse. Déversées dans la circulation générale, ces hormones parviennent à l’ovaire; elles y déterminent la rupture folliculaire et la formation du corps jaune gravidique; les modifications de l’équilibre des hormones ovariennes dans le sang circulant conditionnent, à leur tour, le fonctionnement hypothalamique durant la gestation et déterminent le comportement propre à la lapine gravide. Le mécanisme régulateur est donc comparable à celui qui caractérise la régulation de la sécrétion thyroïdienne (fig. 4).

– L’éjection du lait au moment de la tétée (fig. 5) découle d’un réflexe neuro-endocrine dont le point de départ, purement nerveux, est représenté par la succion du mamelon maternel (Ex); les stimulations sensorielles cheminent dans la moelle épinière, sont intégrées dans les centres nerveux supérieurs et transmises à l’hypothalamus (H); celui-ci réagit en déterminant la mise en liberté, au niveau de la neuro-hypophyse (Hn), d’ocytocine (O); cette hormone peptidique est transportée par voie sanguine jusqu’à la glande mammaire où elle déclenche la contraction de la masse de cellules myo-épithéliales (EfSp) qui entourent la partie proprement glandulaire de l’organe.

– La migration de printemps du passereau nord-américain Zonotrichia leucophrys gambelii , avec tout son cortège de modifications morphologiques, physiologiques et psychiques, représente, en réalité, un réflexe neuro-endocrine parfaitement analysé grâce aux recherches de Farner. Le stimulus initial est l’augmentation de la durée quotidienne d’éclairement. Perçu par les yeux, intégré par les centres optiques et le cortex cérébral, ce stimulus parvient à l’hypothalamus et détermine une sécrétion accrue de la stimuline spécifique des cellules gonadotropes du lobe glandulaire de l’hypophyse. Une sécrétion accrue de gonadotropines en est la conséquence, et sa libération se solde par une augmentation énorme du poids des testicules (de 2 à 600 mg), le changement du plumage (mue de printemps), l’augmentation de l’ingestion d’aliments, la mise en dépôt de la graisse de migration, enfin la migration elle-même. Le taux sanguin en testostérone, hormone testiculaire, représente le facteur de rétrorégulation.

– Le déterminisme des mues des Insectes holométaboles relève d’une régulation neuro-endocrine complexe où interviennent trois hormones (fig. 6). Des informations centralisées et intégrées par les centres nerveux supérieurs sont transmises aux cellules neurosécrétrices du ganglion cérébroïde. Ces cellules élaborent une hormone (hormone cérébrale, prothoracotropine) qui déclenche le fonctionnement de la glande de mue (glande prothoracique). Celle-ci sécrète une deuxième hormone (ecdysone), responsable du déclenchement des mues. Par ailleurs, les cellules neurosécrétrices du ganglion cérébroïde règlent le fonctionnement des corpora allata, glande endocrine où est élaborée une troisième hormone (hormone juvénile, néoténine) qui conditionne le type des mues. En sa présence, les mues déclenchées par l’ecdysone sont de type larvaire, alors qu’elles sont de type nymphal ou imaginal lorsque l’ecdysone agit seule.

– Encore plus grande est la complexité des mécanismes qui règlent le fonctionnement de l’appareil génital femelle des Insectes (fig. 7). Pour ne prendre que cet exemple, chez les Blattes, des facteurs alimentaires, la stimulation nerveuse due à l’accouplement et des informations venues des centres supérieurs concourent à régler la sécrétion, par les corpora allata de la femelle, d’une hormone gonadotrope qui agit sur l’ovaire, en déterminant la maturation des oocytes et l’édification de l’oothèque, où débute le développement des œufs fécondés. De l’oothèque partent des signaux transmis par voie humorale et qui sont de vrais facteurs de rétrorégulation; l’intégration de ces messages par les centres nerveux (chaîne nerveuse abdominale et ganglion cérébroïde) aboutit à une inhibition des corpora allata, qui ne reprennent la sécrétion d’hormone gonadotrope que lorsque l’oothèque mûre a été pondue.

6. Évolution phylétique

Malgré de grands progrès accomplis depuis une cinquantaine d’années, l’endocrinologie comparée ne permet pas encore de brosser un tableau complet de l’évolution du système endocrinien à travers le sous-règne des Métazoaires; seules les grandes lignes de cette évolution peuvent être esquissées.

Parmi les deux systèmes chargés des fonctions de coordination au sein des organismes multicellulaires, le système nerveux existe dans tous les embranchements, à l’exception des Spongiaires. Cette présence implique évidemment celle des intermédiaires chimiques de l’influx nerveux, qui ont été effectivement décelés par les techniques physiologiques et biochimiques. Des cellules neurosécrétrices, éléments susceptibles de réagir à des incitations nerveuses par la mise en circulation de principes hormonaux, ont été trouvées dans tous les cas étudiés avec suffisamment de soin. Mais des glandes endocrines indiscutables n’existent que dans l’organisme des Mollusques, des Arthropodes et des Chordés, c’est-à-dire des animaux appartenant aux embranchements les plus évolués. Tout se passe donc comme si le système nerveux était phylétiquement le plus ancien.

À côté du dédoublement du système intégrateur, la complication progressive des chaînes d’organes et de mécanismes conduisant de la stimulation à la réponse de l’organisme représente une tendance évolutive générale dans la série animale. En effet, les principes hormonaux élaborés par les cellules neurosécrétrices agissent directement sur les effecteurs périphériques chez les animaux non encore pourvus de glandes endocrines anatomiquement définies. En passant des formes primitives aux plus évoluées, on constate d’une part une augmentation du nombre des relais interposés entre les centres nerveux qui perçoivent le stimulus et la glande endocrine qui libère l’hormone agissant sur les effecteurs, d’autre part l’apparition de systèmes régulateurs antagonistes qui exercent des actions opposées sur le même effecteur. Cette complication des mécanismes endocriniens atteint son maximum dans les groupes animaux généralement considérés comme étant les plus évolués, à savoir les Insectes et les Vertébrés.

7. Nouvelles recherches

Les découvertes effectuées au cours des dernières décennies n’ont pas transformé fondamentalement notre conception du système endocrinien, mais elles l’ont complétée et parfois infléchie comme on essaiera de le résumer brièvement ci-dessous. Ces découvertes furent surtout le fruit d’études sur les récepteurs hormonaux, de l’utilisation de méthodes immunologiques pour le dosage et la localisation des hormones, et de l’intérêt croissant porté aux hormones cérébrales après l’identification des premiers facteurs de décharge hypothalamiques. Les concepts qui se dégagent conduisent, en particulier, à envisager sous un éclairage nouveau certains aspects des régulations endocriniennes; par ailleurs, une approche évolutive permet de mieux les intégrer à l’ensemble de nos connaissances.

Nouveaux concepts

La spécificité d’action d’une hormone qui agit à distance et à très faible concentration sur les cellules de tissus bien définis implique la présence dans ces cellules de récepteurs , c’est-à-dire de structures moléculaires capables de reconnaître et de fixer spécifiquement l’hormone (Baulieu, 1978). Beaucoup de récepteurs ont effectivement été mis en évidence et ils doivent être considérés comme partie intégrante du système endocrinien puisque, en fait, ce sont eux qui confèrent le statut d’hormones à certaines molécules circulantes. De plus, de nombreux travaux ont montré l’importance d’une «physiologie des récepteurs» sur laquelle on reviendra plus loin. Sur le plan physiologique, on a explicité le mode d’action cellulaire direct de ces hormones: la liaison hormone-récepteur est différente suivant les cas.

Les dosages radio-immunologiques ont rendu possible l’étude fine et détaillée des concentrations des hormones dans le sang et la mise en évidence de variations cycliques. L’immunocytochimie, qui permet de détecter les lieux de synthèse, a apporté des résultats inattendus; c’est ainsi que l’insuline et la gastrine (Van Nordeen et Polak, 1979; Blundell et Humbel, 1980), classiquement considérées comme gastro-intestinales ou bien la calcitonine qui est chez les Mammifères l’hormone des cellules C de la thyroïde, ont été mises en évidence dans le cerveau. La neuro-endocrinologie, plus généralement, s’est rapidement développée (Guillemin, 1978). On a identifié dans le système nerveux central de nouvelles substances faisant l’objet d’une sécrétion interne et capables d’exercer des actions spécifiques, comme les endorphines (morphines endogènes); ce sont des peptides formés à partir d’une protéine plus grosse qui est aussi le précurseur d’une hormone hypophysaire, la corticotropine (Eipper et Amins, 1980); des molécules de cette famille ont été trouvées dans plusieurs organes comme le cerveau, l’hypophyse mais aussi le tractus gastro-intestinal et le placenta (Erspamer et Melchiorri, 1980). La spécificité du lieu d’élaboration est donc sérieusement remise en question pour les hormones peptidiques et la séparation entre systèmes endocrinien et neuro-endocrinien devient de moins en moins nette; la théorie APUD (amine or amine precursor uptake and decarboxylation ) de Pearse (1977) leur donne d’ailleurs une même origine embryologique (neuro-ectodermique). Selon sa localisation ou l’espèce considérée, une même substance peut enfin agir à distance, après avoir été véhiculée par le sang (c’est un caractère classique des «hormones») ou bien agir localement; la gonadolibérine (LHRH) qui stimule la sécrétion des hormones gonadotropes par l’hypophyse est, chez les Mammifères, transportée à son lieu d’action par un système porte tandis que, chez les Poissons, elle est sécrétée au contact des cellules gonadotropes de l’hypophyse antérieure par des terminaisons nerveuses qui parviennent jusqu’à elles. La définition même des hormones est donc souvent discutée. Certains auteurs nomment parahormones les «hormones» à action locale et il faut souligner qu’il ne s’agit pas seulement de substances présentes dans le système nerveux; les gonades, par exemple, produisent des parahormones qui contrôlent, par des mécanismes inhibiteurs, certaines activités des gonades elles-mêmes et qui sont nommées «cybernines» gonadiques.

Régulations endocrines

Le contrôle par rétroaction (feedback ) des concentrations des hormones dans le sang reste un phénomène essentiel pour les régulations endocriniennes, mais d’autres mécanismes ont été mis en évidence.

Pour certaines hormones, en particulier celles de l’hypophyse, il existe des rythmes de sécrétion réglés par le système nerveux central indépendamment des phénomènes de feedback . Ce rythme est souvent circadien et il existe aussi des «pulsations» de fréquence variable; c’est ainsi que le déclenchement de la puberté est marqué par une décharge pulsatile de lutropine (LH) (Brinkley, 1981; Desjardins, 1981).

Puisque les effets d’une hormone dépendent de l’interaction avec ses récepteurs, on pouvait prévoir que la régulation porterait non seulement sur le taux plasmatique hormonal, mais aussi sur les récepteurs et ceci a effectivement été démontré (cf. Tell et al., 1978). Un premier phénomène est celui de l’autodésensibilisation (Catt et al., 1979): l’hormone elle-même altère la sensibilité de ses cellules effectrices en y diminuant le nombre des récepteurs fonctionnels (la LH exerce par exemple cet effet sur les cellules de Leydig du testicule). Il est probable que plusieurs mécanismes participent à cette désensibilisation; pour les hormones peptidiques (dont les récepteurs sont situés à la surface externe de la membrane plasmatique) on a évoqué ou démontré des changements de la conformation membranaire, l’occupation transitoire des récepteurs et leur perte réelle par internalisation des complexes hormone-récepteurs. Un certain temps après que l’afflux d’hormone a cessé, les récepteurs réapparaissent et la cellule récupère sa sensibilité initiale. Il est clair que le phénomène de désensibilisation permet de limiter les effets sur la cellule d’une concentration sanguine d’hormone excessive et trop prolongée; son existence peut aussi être invoquée pour expliquer, d’un point de vue finaliste, le mode pulsatile de sécrétion de certaines hormones; en fait, sa signification physiologique précise reste encore, dans chaque cas, assez incertaine. Un second phénomène est, au contraire, celui de l’autosensibilisation , c’est-à-dire qu’une hormone augmente le nombre de ses propres récepteurs. Il n’est pas exclusif de la désensibilisation: l’une et l’autre peuvent être induites, selon les conditions, par une même hormone, comme la gonadolibérine ou la FSH.

La présence et le fonctionnement des récepteurs sont aussi sous la dépendance d’autres hormones que celle qu’ils reconnaissent . Des interactions plus ou moins complexes induisent des récepteurs pour de nombreuses hormones tant stéroïdiennes que peptidiques: la follitropine (FSH) détermine par exemple l’apparition de récepteurs de la LH dans l’ovaire de jeunes rates à un stade précis du développement sexuel (Richards, 1980).

C’est enfin la liaison de l’hormone à ses récepteurs qui est contrôlée dans certains cas, par exemple par les cybernines gonadiques (auxquelles il a été fait allusion plus haut) qui modulent ainsi l’effet de la LH et de la FSH (Franchimont, 1982).

Évolution phylétique

Une hypothèse récemment développée sur la genèse du système endocrinien apparaît particulièrement intéressante parce qu’elle donne une origine commune à ce dernier et au système nerveux. Ils dériveraient tous deux de cellules épithéliales spécialisées, appelées «paraneurones» et possédant à la fois des propriétés sensorielles (par une extrémité en contact avec l’extérieur), endocrines (sécrétion de peptides) et nerveuses (transmission locale d’un signal au moyen de médiateurs). Les paraneurones sont donc capables de recueillir les informations provenant du milieu extérieur et de transmettre à d’autres cellules des informations permettant adaptations et coordination. On imagine que ces paraneurones ont subi ensuite des évolutions variées (internalisation, spécialisation) et donné naissance non seulement aux cellules typiquement sensorielles, nerveuses ou endocrines, mais aussi à des cellules conservant plusieurs potentialités telles les cellules neuro-endocrines classiques. Ces hypothèses sont fortement étayées par le fait que des cellules du type des paraneurones ont effectivement été observées dans plusieurs tissus d’animaux comme l’estomac des Vertébrés et l’épiderme d’Invertébrés aussi primitifs que l’Hydre; de plus, l’internalisation de cellules paraneuronales a été mise en évidence en étudiant la phylogénie de l’épiphyse ou son ontogénie chez les Oiseaux (Fujita et al., 1980).

D’une façon générale, l’évolution du système endocrinien est marquée non seulement par sa complexification (augmentation du nombre des facteurs actifs et de celui des relais impliqués dans les régulations), mais aussi par les changements des lieux de production et d’action d’une même hormone. Les premiers correspondent dans certains cas à une simple migration des cellules sécrétrices (comme dans le cas des cellules ultimobranchiales produisant la calcitonine, qui s’associent à la thyroïde chez les Mammifères) ou, parfois, à un changement réel de leur nature apparente (témoignage probable de l’évolution des paraneurones à laquelle il vient d’être fait allusion). Quant aux changements des sites d’actions d’une hormone, ils correspondent aux changements des organes effecteurs soit par disparition ou apparition de ces derniers (la branchie des Poissons et la glande mammaire sont toutes deux des effecteurs de la prolactine) soit simplement par disparition ou apparition de récepteurs pour cette hormone (la peau est un effecteur des hormones neurohypophysaires chez les Amphibiens mais non chez les Vertébrés supérieurs).

Au cours de l’évolution, la complexification du système endocrinien a permis la mise en place de régulations de plus en plus fines et précises; sa labilité a permis la solution des problèmes physiologiques majeurs, très divers, qui se sont successivement posés aux êtres vivants, par exemple au cours de la conquête des eaux douces puis du milieu aérien (Fontaine, 1980).

Encyclopédie Universelle. 2012.

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