C7 Flashcards
Les 5 niveaux de communication chimique
- Intracrine
Médiation chimique d’événements à l’intérieur même de la cellule - Autocrine
Médiation chimique régulant des événements dans la cellule ayant secrété le messager chimique
ex: stéroïdes - Paracrine
Médiation chimique régulant des événements dans des cellules adjacentes à celle ayant secrété le messager chimique
ex: neurotransmetteurs neuronaux, cellules embryonnaires - Endocrine
Médiation chimique régulant des événements dans des cellules distantes de celle ayant secrété le messager chimique
ex: prolactine - Ectocrine
Médiation chimique régulant des événements à l’extérieur de l’organisme ayant secrété le messager chimique
ex: phéromones
> Ces différentes signalisations cellulaires fonctionnent simultanément dans le même ou plusieurs organes d’un individu
Modulation de la physiologie des individus selon l’environnement
Actions des hormones
- Organisme
Pigmentation / changement de coloration
Comportement
- Organes Métabolisme de Ca2+, Na+, K+, glucose, lipides, protéines Osmorégulation Digestion Dilatation des vaisseaux sanguins Maturation des gonades
- Cellules
Croissance / prolifération, différentiation tissulaire
Différentiation sexuelle - Molécules
Expression des gènes
Activation d’enzymes
Diversité de processus à différents niveaux d’organisation
Stimuli externes influant la sécrétion hormonale
•Stimuli abiotiques Lumière / Photopériode Température Pluie Concentration osmotique (animaux aquatiques) Ingestion d’aliment/eau/sels
•Stimuli biotiques Proie Prédateur Compétiteur Partenaire Taille corporelle
Stimuli internes influant la sécrétion hormonale
•Stimulus humoral
Libération d’hormones spécifiques causée par une modification des concentrations sanguines de certains ions et nutriments
concentration sanguine des sels (Ca2+, Na+, K+)
pression hydrostatique du système vasculaire
niveau d’éléments nutritifs (glucose/acides aminés/acides gras)
température corporelle
Exemple du contrôle de la calcémie
Signal: [Ca2+] du sang capillaire devient trop bas ou trop haut
Réponse: Sécrétion de parathormone ou de calcitonine
Effet: Retour du taux sanguin de Ca2+ à la normale
La sécrétion de l’hormone est inhibée ou stimulée par le composé qu’elle régule
•Stimulus hormonal
Libération d’hormones spécifiques causée par une autre hormone
Exemple de l’axe hypothalamus-hypophyse
Signal: Signal hormonal de l’hypothalamus à l’hypophyse
Réponse: L’hypophyse sécrète une hormone dans la circulation
Effet: Une autre glande endocrine sécrète une hormone
La sécrétion de l’hormone est inhibée ou stimulée par une autre hormone
•Stimulus nerveux
Libération d’hormones spécifiques causée par un influx nerveux
peut modifier les facteurs stimulants & inhibiteurs
permet l’homéostasie par de fins ajustements aux thermostats
Exemple de la réponse au stress
Signal: du SN sympathique jusqu’à la médullaire surrénale
Réponse: Sécrétion d’adrénaline dans la circulation
Effet: ↑ de glycémie & fréquence cardiaque, vasoconstriction
La sécrétion de l’hormone est inhibée ou stimulée par la voie nerveuse
Boucle de rétrocontrôle
Retour des informations de sortie vers l’entrée d’un système
• Rétroaction négative
Signe de la sortie inversé vers l’entrée
Stabilisation de l’état initial
Maintien de l’homéostasie (= « thermostat »)
• Rétroaction positive
Même signe de la sortie vers l’entrée
Fuite rapide de l’état initial vers un nouvel état
Autorenforcement du changement
• Rétroaction directe
hormone régulée par les conséquences de son propre effet sans intervention du SN
• Rétroaction indirecte
hormone régulée par le niveau d’une hormone (la même ou une autre hormone) et impliquant l’intervention du SN
Rétrocontrôle négatif direct
Exemple: Régulation de la calcémie
La sécrétion de l’hormone cesse lorsque son action est effective (= changement du taux de calcium sanguin)
Rétrocontrôle négatif indirect
Exemple: Régulation de la testostéronémie
La sécrétion de l’hormone cesse lorsque l’action de(s) l’hormone(s) qu’elle a fait libérer est effective (= changement du taux sanguin de LH ou de testostérone)
Signal: stimulus interne et/ou externe Réponse: Hypothalamus secrète Gonadoliberine Effets: 1. Antéhypophyse secrète Gonadotropine 2. Gonades secrètent Testostérone → Rétroactions négatives: > [LH] contrôle GnRH & LH > [Testostérone] contrôle GnRH & LH
Rétrocontrôle positif indirect
Exemple: Contractions utérines de la mise-bas
La sécrétion de l’hormone continue et s’accentue jusqu’à ce qu’un changement d’état de l’organisme soit effectif
Signal: ↑ [OEstrogène] & ↓ [Progestérone] sanguins
Réponses:
> Synthèse des récepteurs à Ocytocine sur la paroi utérine
> Sécrétion de Prostaglandine
Effet: ↑ contractions utérines faisant progresser le nouveau-né dans l’utérus
Rétroactions:
1. récepteurs à pression du col utérin envoient un signal à l’hypothalamus → ↑ sécrétion d’Ocytocine
2. ↑ contractions des muscles lisses de l’utérus faisant progresser le nouveau-né
3. retour à 1 qui devient encore plus intense
Cellules cibles
Cellules possédant des récepteurs pouvant se lier aux ligands (=hormones)
Interactions Ligand-Récepteur
• Action de l’hormone
le ligand se lie à son récepteur spécifique
active une réponse cellulaire
• Action agoniste:
un autre ligand se lie au récepteur spécifique de l’hormone
active le récepteur → réponse cellulaire
• Action antagoniste:
un autre ligand se lie au récepteur spécifique de l’hormone
inhibe le récepteur → pas de réponse cellulaire
Diffusion générale:
L’hormone diffuse dans le système circulatoire général
→ L’hormone affecte seulement les tissus dont les cellules ont des récepteurs spécifiques pour celle-ci
Actions des hormones & cellules cibles
Cellules cibles
la liaison d’une hormone sur un récepteur spécifique enclenche une série d’événements altérant les fonctions cellulaires
Hormones
Récepteurs présents sur un seul organe ou distribués sur plusieurs organes
Les hormones en circulation atteignent tous les organes, mais quelques organes seulement ont une réponse physiologique
Hormone pléiotropique
Hormone ayant des effets multiples en activant des récepteurs spécifiques localisés dans plusieurs tissus de l’organisme
> Active des réponses cellulaires variées dans différents organes de l’individu
Exemple: Action de la parathormone:
↑ [Ca2+] sanguin par
> ↑ libération de Ca2+ par le tissu osseux
> ↑ réabsorption de Ca2+ par le tissu rénal
> ↑ activation de Vitamine D par le tissu rénal → ↑ absorption de Ca2+ par le tissu intestinal
Nombre de récepteurs
Une cellule cible possédant plus de récepteurs répond plus fortement à l’hormone
> L’importance de la réponse cellulaire d’un tissu cible varie en fonction du nombre de récepteurs sur ses cellules:
Absence de récepteurs → pas de réponse cellulaire
Récepteurs déjà liés → pas de réponse cellulaire
Récepteurs disponibles → réponse cellulaire
La réponse tissulaire dépend :
du taux sanguin de l’hormone
du nombre de récepteurs cellulaires disponibles
Variations intra-individuelles
Phénomène d’accoutumance: processus d’adaptation de l’organisme à un stimulus extérieur, un environnement nouveau, ou un composé chimique (hormone ou produit toxique) circulant dans son sang
affaiblissement/épuisement de la réponse à ce stimulus à mesure que l’organisme y est confronté
↑ capacité de l’organisme à supporter les effets du stimulus
Exemple de la consommation régulière de drogues opiacées:
Ex: morphine, opium, codéine, héroïne
Récepteurs opioïdes du corps & cerveau → bloquent la sensation de douleur & activent la sensation de plaisir
Consommation régulière → ↓ du nombre de récepteurs opiacés → ↓ l’intensité des signaux activés → retour à l’homéostasie
Les toxicomanes doivent consommer de plus en plus de drogue afin de ressentir des effets similaires à ceux connus précédemment
Variations inter-individuelles
Le nombre de récepteurs dans un tissu donné est susceptible de varier génétiquement selon les espèces, les individus, les sexes, ou les populations
> conséquences sur le phénotype de l’individu
→ Un niveau normal d’hormone peut provoquer des effets cliniques indésirables si trop ou trop peu de récepteurs
Exemple du Syndrome d’insensibilité aux androgènes
> Définition: individu génétiquement masculin (=XY) présentant une résistance des organes cibles aux androgènes dûe aux mutations du gène des récepteurs aux androgènes → sécrétion d’androgènes régression du canal de Müller (=tractus féminin) + non-développement du canal de Wolff (=tractus masculin)
> Symptômes:
Organes génitaux externes féminins
Caractères sexuels secondaires femelles
Absence d’utérus / trompes de Fallope → femelle stérile
Testicules en position abdominale sécrétant de la testostérone
Distribution & Nombre de récepteurs
Pour vraiment comprendre la relation entre une hormone et un trait, il faut disposer d’informations sur le nombre et la distribution des récepteurs de chaque type
3 évidences pour démontrer un lien Hormone – Trait phénotypique
- Le trait doit disparaître lorsque la source de l’hormone est enlevée ou l’action de l’hormone est bloquée
- La restauration de la source d’hormone manquante ou de l’hormone elle-même doit résulter en la réapparition du trait
- La concentration de l’hormone et le trait doivent covarier, l’un ne doit pas (ou rarement) être observé sans l’autre
Mise en évidence expérimentale par 3 classes d’outils indirects
- Mesurer la concentration de l’hormone et/ou la quantité de son récepteur
- Localiser l’hormone ou le récepteur
- Manipuler l’hormone
Type d’effet & Nature des hormones
Action ubiquitaire
agit sur de nombreux types cellulaires
effets métaboliques (généraux)
Action restreinte agit sur 1 ou quelques types cellulaires effets + spécifiques: - trophiques - morphologiques - sur transports - sur tissus musculaires
Diversité chimique des hormones
Les 4 grands types d’hormones Hormones protéiques & peptidiques Amines Stéroïdes Eicosanoïdes
2 premiers: hydrosoluble
2 derniers: Liposoluble
Propriétés physicochimiques: Hydrosoluble vs. Liposoluble
> influence le passage des hormones entre les différents compartiments de l’organisme
Importance fonctionnelle des propriétés physicochimiques
Synthèse & Stockage
Relâcher
Transport
Localisation des récepteurs des tissus cibles
Mode d’interaction hormone-récepteur résultant en une réponse physiologique
Hormones protéiques et peptidiques
Hormones composées de chaînes d’acides aminés de longueur variable
> la plupart des hormones des Vertébrés (h. croissance, insuline, h. antidiurétiques, etc.)
> hormone diurétique des Insectes, hormone d’éjection des gamètes chez qq Invertébrés
- Hormone peptidique: courtes chaînes d’acides aminés
- Hormone protéique: longues chaînes d’acides aminés
Hydrosoluble = molécules hydrophiles
Synthèse – Hormones protéiques et peptidiques
- Preprohormone: long polypeptide inactif synthétisé par les ribosomes du réticulum endoplasmique
- Prohormone: court polypeptide inactif découpée dans le réticulum endoplasmique puis stockée dans une vésicule
- Exocytose vésiculaire vers l’appareil de Golgi → synthèse de vésicules sécrétrices
- Vésicule sécrétrice: enzymes permettant prohormone inactive → hormone active
- Exocytose sécrétrice vers le fluide extracellulaire = libération de l’hormone active
Une prohormone peut résulter en:
- 1 seule hormone
- plusieurs hormones
- plusieurs copies d’1 hormone
Stockage & Relâcher – Hormones protéiques et peptidiques
Vésicule sécrétrice: structure membranaire assurant le stockage et transport de l’hormone dans la cellule endocrine de sa synthèse à son exocytose
protège l’hormone qui serait dégradée dans le cytoplasme sans cette protection
transporte l’hormone jusqu’à la membrane cellulaire où le processus d’exocytose permet la sécrétion de l’hormone hors de la cellule endocrine
Transport et Localisation des récepteurs des tissus cibles – Hormones protéiques et peptidiques
•Transport
Hormones hydrosolubles → solubles dans le sang
diluée dans le plasma
pas (ou rarement) de protéine transporteuse pour se rendre aux cellules cibles
•Localisation des récepteurs des tissus cibles
Cellules cibles → récepteurs situés à la surface de la cellule
Mode d’interaction hormone-récepteur – Hormones protéiques et peptidiques
Second messager: molécule activée par une cascade de réactions initiées par la liaison récepteur-hormone et transformant le message hormonal en message cellulaire dans la cellule cible
> création de la réponse physiologique dans la cellule cible
Considérations évolutives – Hormones protéiques et peptidiques
Variations structurales selon le taxon animal
la séquence affecte la forme 3D de la protéine
l’hormone d’une espèce X peut-être inefficace pour activer le récepteur spécifique d’une espèce Y
Exemple de l’hormone de croissance des Mammifères
différence d’1 seul AA (Aspartate vs. Histidine)
Conséquence:
L’hormone de croissance des Primates peut activer le récepteur de tous les Mammifères
MAIS seule l’hormone de croissance des Primates peut activer le récepteur des Primates
Hormones stéroïdiennes
Hormones synthétisées à partir de cholestérol
hormones gonadiques & cortex surrénal des Vertébrés
hormone de mue des Arthropodes
Liposoluble = molécules hydrophobes
Synthèse – Hormones stéroïdiennes
- Clivage de la chaîne latérale de carbones de la molécule de cholestérol
> Pregnénolone = précurseur de tous les autres stéroïdes - Processus enzymatique transformant la pregnénolone en hormone stéroïde
> structure chimique caractéristique chez les Vertébrés:
3 anneaux C6
1 anneau C5
Stockage & Relâcher – Hormones stéroïdiennes
Hormone produite par la cellule endocrine puis passant rapidement à travers sa membrane plasmique pour être relâchée directement dans le sang
pas de stockage dans la cellule endocrine
pas de mécanisme spécifique de relâchement
Transport – Hormones stéroïdiennes
Hormones liposolubles → non solubles dans le sang
Liaison avec une protéine sanguine transporteuse :
faisant circuler l’hormone jusqu’aux cellules cibles
protégeant l’hormone de la dégradation
HS entre dans la cellule cible → hs-P se dissocie
le maintien d’une faible concentration d’hormone libre entraine la dissociation des hormones liées aux protéines sanguines transporteuses
Mode d’interaction hormone-récepteur – Hormones stéroïdiennes
- Passage direct à travers la membrane cellulaire de la cellule cible
> molécule liposoluble - Liaison au récepteur situé dans le noyau ou le cytoplasme de la cellule cible
> liaison hormone-récepteur - Déclenchement de la transcription de gènes
> synthèse protéique par la cellule cible
Hormones amines
Hormones composées d’acides aminés modifiés par des réactions enzymatiques
Catécholamines: Dopamine dans tous les taxons animaux
Catécholamines: Adrénaline & Noradrénaline seulement chez les Vertébrés
Hormones thyroïdes: classe particulière seulement chez les Vertébrés
Propriétés
La grande majorité des amines sont hydrosolubles
> molécules hydrophiles
Seules les hormones thyroïdes sont liposolubles
> molécules hydrophobes
Cycle de vie différent selon leurs propriétés physicochimiques
Cycle de vie, Synthèse, Transport – Hormones amines
- Hormones hydrosolubles (catécholamines, mélatonine)
> mécanismes similaires aux hormones protéiques et peptidiques
2.Hormones liposolubles (iodothyronines)
> mécanismes intermédiaires aux stéroïdes & hormones protéiques
Synthèse
MIT + DIT → T3
DIT + DIT → T4
Transport
Protéine transporteuse
Mode d’interaction hormone-récepteur
> Récepteurs intracellulaires
Hormones eicosanoïdes
Hormones résultant de l’oxydation d’acides gras polyinsaturés en C20 (acide arachidonique)
Leucotriènes produits par la voie Lipoxygenase
Prostaglandines produits par la voie Cyclooxygenase
Liposoluble = molécules hydrophobes
• Caractéristiques
Effets localisés: action proche du lieu de production
> action paracrine/autocrine
Cycle de vie: mécanismes similaires aux stéroïdes
Rôles diversifiés
Hormones & Rythmes circadiens
Rythmes circadiens: variations journalières prévisibles de paramètres physiologiques liés au cycle jour-nuit enduré par l’individu
Les systèmes sensoriels permettent aux animaux de percevoir leur environnement (interne & externe) le plus distinctement possible
Intégration des informations sensorielles
> Hypothalamus = « Horloge biologique »
contient + de 10.000 neurones
centre de « l’horloge circadienne »
Activations de diverses glandes endocrines:
o Hypophyse
o Glande pinéale
Le comportement & la physiologie d’un animal sont directement dépendants des informations sensorielles reçues
