TD communication hormonale PDF

Preview

Summary

Notes de cours du TD de Communication hormonale donné en Licence de psychologie (L2S1) à l'Université de Lorraine...

Description

TD PHYSIOLOGIE – COMMUNICATION CELLULAIRE 03.10.16 Examen : question de cours, schéma à compléter, …

COMMUNICATION CELLULAIRE : LA COMMUNICATION HORMONALE I/ INTRODUCTION : LA COMMUNICATION CELLULAIRE A. Principes généraux Principe général de la

communication cellulaire Cellule Sécrétrice

Cellule Cible (réceptrice)

Molécule Chimique = SIGNAL

Réponse Cellulaire La cellule sécrétrice transmet une molécule chimique (signal) à destination d’une cellule cible (réceptrice) ce qui donne une réponse cellulaire. Il y a un échange entre une cellule qui émet un signal et une cellule qui reçoit. Les comportements qui en découlent se manifeste au travers des réponses des cellules. Pour que la molécule chimique induise une réponse il faut que la cellule cible (réceptrice) dispose d’un récepteur (sinon elle ne répondra pas) Communication cellulaire : c’est l’ensemble des mécanismes qui permettent à la cellule de recevoir, d’interpréter et de répondre à des informations (messages) spécifiques provenant de son environnement (par exemple d’autres cellules). Le support de cette communication est la molécule chimique. Il existe plusieurs modes de communication entre la cellule émettrice et réceptrice, qui défère selon comment la molécule chimique a été sécrétée, selon le temps que le messager met (de la cellule sécrétrice & la cellule cible) et la distance à parcourir. Il y a 3 grands types de communication (selon distance) qui vont transmettre des messages chimiques différents. Types de communication Communication par contact direct  Juxtacrine Communication à proximité  Autocrine  Paracrine  Synaptique Communication à distance  Endocrine

Messager chimique AUCUN MESSAGER

Médiateurs locaux Neurotransmetteurs Hormones 1

TD PHYSIOLOGIE – COMMUNICATION CELLULAIRE 

Neuroendocrine

Neuro-hormones

 Communication par contact direct : Les cellules adjacentes adhèrent entre elle par des zones de contact pour former des tissus variées  la communication est dites juxtacrine  jonction inter cellulaire. Il existe 3 types de communication par contact direct :  Jonctions serrées/étanches 1 : les membranes des cellules voisines sont très serrées les unes contre les autres, lié ensemble par des protéines spécifiques, ne laissent aucun espace entre les membranes des 2 cellules empêchant les fluides extérieurs de s’infiltrer dans les tissus.  Jonction ouvertes/ communicantes 2 & 3 : Ce sont des canaux reliant les cytoplasmes de cellule adjacente. Elle se composent de protéine transmembranaire spéciales qui en s’associant entre les 2 membranes de cellules adjacentes forment des canaux perméables qui laissent passer des molécules (ions, AA, glucides, …). En Laissant passer ses molécules d’une cellule à l’autre elles permettent de coordonner la réponse des cellules d’un même tissu. Ce mécanisme intervient dans la contraction des cellules musculaire d’un même muscle.  Jonctions d’ancrage/ desmosomes 4 : Il en existe de plusieurs natures. Elles assurent de nombreux contact cellules à cellule et cellule à la matrice extracellulaire. Elles fonctionnent comme des rivet  elle retiennent les cellules solidement entre elles de façon à ce qu’elles forment des tissus qui sont résistant à la compression et à l’étirement. Il y a un contact direct entre toutes les cellules : il n’y a pas de messager chimique puisque la communication se fait directement, par contact direct entre les 2 cellules.  Communication à proximité : Ces molécules parcourent de courtes distances et ces messages sont des médiateurs locaux et neurotransmetteurs. 3 types de communication :  Communication autocrine (pour soi) : Les molécules messagères agissent sur la cellule qui les a émises  Communication paracrine (à proximité) : les messagers chimiques libéré par la cellule agissent sur d’autres cellules à proximité (EX : facteur de croissance  agissent sur les cellules à coté pour les pousser à croitre et se multiplier)  Communication synaptique : Le siège de la communication synaptique est le système nerveux  il y a un potentiel électrique propagé le long du neurone provoque la sécrétion de neurotransmetteurs dans la fente synaptique.  Communication à distance : Il y a 2 types de communication  Communication endocrine (à l’intérieur) : Au cours de la communication hormonale/endocrine, des cellules spécialisées libèrent des hormones dans les vaisseaux sanguins du système cardio-vasculaire, qui les achemine vers les cellules 2

TD PHYSIOLOGIE – COMMUNICATION CELLULAIRE cibles. Ces substances restent dans notre corps et passe dans le système circulatoire (qui est un système fermé) et qui maintient en permanence ces cellules à l’intérieur du corps.  Communication neuroendocrine : lorsque ce sont des neurones qui sécrètent les hormones. B. Communication nerveuse versus hormonale Il y a 2 types de communication cellulaire :  Communication nerveuse  Communication hormonale Il existe des ANALOGIES entre communication nerveux et communication hormonale 1) Analogies structurelles Dans les deux cas, on a une cellule sécrétrice, une molécule chimique & une molécule cible.

Communication Nerveuse

Communication Hormonale

Communication neuro-hormonale

3

TD PHYSIOLOGIE – COMMUNICATION CELLULAIRE

2) Analogies fonctionnelles

3) Les différences Voie de transmission

Communication nerveuse Spécialisées = NERFS

Communication hormonale Générale = SANG

Rapide (ms) & transitoire

Lent (sec, min) et continu

Mode de transmission Potentiels numériques de type « tout ou rien » Volontaire (dans la plupart des Contrôle de la transmission cas)

Signaux analogiques gradués en intensité Involontaire (régulation physiologique)

Communication nerveuse et communication hormonale : action complémentaire et interdépendante. EXEMPLE : Réflexe d’éjection du lait C’est un réflexe neuro-hormonale :  1ère étape : Stimulation du mamelon qui se produit lors de la tété qui stimule les terminaisons nerveuses (sensorielles du mamelon)  2ème étape : Il y a une stimulation hypothalamo-hypophysère  le signal sensoriel est transmis par voies nerveuses au cerveau de la mère dans la région de l’hypothalamus (qui est un centre de régulation).  3ème étape : Il y a un signal sortant de l’hypothalamus qui déclenche une libération de l’ocytocine par l’hypophyse postérieur. C’est l’hormone ocytocine qui provoque l’éjection du lait.  4ème étape : L’ocytocine provoque la contraction des cellules de la glande mammaire qui va donc entrainer l’éjection du lait. 4

TD PHYSIOLOGIE – COMMUNICATION CELLULAIRE

II/ LE SYSTEME ENDOCRINIEN A. Définition & Généralité Le système endocrinien, comme le système nerveux, est un système de régulation de l’organisme. Il va contrôler un certain nombre de processus :  Reproduction  Croissance & développement  Les fonctions métaboliques  L’équilibre de notre milieu intérieur (homéostasie) Sa fonction, en association avec le SN, est la régulation internet et le maintien de l’homéostasie Le système contient plusieurs glandes endocrines : lieu de production et de stockage des hormones Communication : Action des hormones sur les cellules cibles Régulation : équilibre obtenu grâce aux différents mécanismes de contrôle (et rétrocontrôle) B. Glandes endocrines Il existe une multitude de glandes endocrines qui sont situés dans des parties très différentes du corps Certaines de ces glandes endocrines sont spécialisées :  Hypophyse  Thyroïde  Parathyroïde  Glandes surrénales Elles sont spécialisées dans la production des hormones MAIS il y a d’autres organes qui sont capable de produire des hormones mais qui n’appartiennent pas seulement au système endocrinien  Pancréas  fonction endocrine (produit des hormones) & fonction exocrine (les sécrétions sont déversées à l’extérieur de l’organisme)  Ovaires  Testicules EX de fonction exocrine : La sueur. Soit les cellules sont sécrétées en dehors de l’organisme soit elle passe par un canal […] Certaines glandes sont à la fois endocrines et exocrines  amphicrine C. Hormones Hormones : substances chimique sécrétée par une glande dite endocrine. Elles sont libérées dans la circulation sanguine, elles sont transportées et captées par des cellules pourvues de récepteurs spécifiques. Elles jouent un rôle de messager. Les hormones sont des régulateurs chimiques à longue distance de l’organisme. Elles passent par le sang pour transmettre l’information aux cellules de tout l’organisme. Elles peuvent être classées d’après leur structure chimique. 5

TD PHYSIOLOGIE – COMMUNICATION CELLULAIRE

Hormones aminées  Adrénaline, noradrénaline  Hormones thyroïdiennes  Mélatonine Hormones protéiques  Insuline  Glucagon  Ocytocine Hormones stéroïdes  Œstrogènes  Testostérone  Glucocorticoïdes

Précurseur : Acides aminés

Précurseur : Information génétique

Précurseur : Cholestérol

La plupart des hormones protéiques & aminées sont hydrosoluble (se dissolvent dans l’eau), alors que les hormones stéroïdes sont liposolubles. Les hormones stéroïdes passent facilement dans la membrane des cellules au sein desquelles elles vont interagir avec l’ADN et réguler la production des protéines. Les 2 autres catégories d’hormones sont hydrophiles & hydrosoluble et ne peuvent pas passer à travers la membrane et donc on besoin de se lier à des récepteurs membranaires pour les transporter à l’intérieur de la membrane.

17.10.16 Du point de vue de la cellule cible, la communication se divise en 3 phases : - La réception : elle consiste pour une cellule cible à détecter un stimulus externe. Un médiateur chimique est détecté lorsqu’il se lie au récepteur protéique - Transduction : Lorsqu’il se lie au récepteur protéique le médiateur chimique modifie celui-ci de façon à amorcer la phase de transduction pendant cette phase le stimulus est convertis en une ou plusieurs molécules intermédiaires capable d’engendrer une ou plusieurs réponses. - Réponse : quand le stimulus est transformé et parfois amplifier, il déclenche une réponse cellulaire • On s’intéresse à la liaison entre l’hormone et le récepteur Un ligan : lorsqu’une molécule est capable d’interagir avec un site de liaison, on dit qu’elle est ligand de cette liaison, autrement dit de ce récepteur. Lorsqu’il n’y a pas de liaison entre le hormone et le récepteur il n’y a pas de transmission de signal dans la cellule. La liaison correspond donc à la transmission d’un signal dans la cellule. Le site de liaison permet l’interaction entre l’hormone et le récepteur et donc le site effecteur déclenche une réponse qui est donc la conséquence entre la liaison de l’hormone et le site de

6

TD PHYSIOLOGIE – COMMUNICATION CELLULAIRE liaison. L’hormone une fois sur le site de liaison elle va changer la structure spatiale du récepteur, va provoquer la réponse = transduction du signal Sur un récepteur peut se lier toute molécule capable d’avoir une interaction avec lui, il s’agit d’un arrangement spatial qui permet une bonne interaction entre ligand et récepteur. Si l’hormone ne correspond pas au récepteur on dit qu’il est aspécifique et il n’y aura pas de liaison La deuxième caractéristique de la liaison : il faut aussi une affinité = désigne la quantité de molécule qui est nécessaire d’avoir au niveau du récepteur pour déclencher une réponse. Quand on parle d’un ligand à forte affinité, signifie qu’une faible concentration de molécule suffit à déclencher la réponse. Un ligand à faible affinité, signifie qu’il faudra une forte concentration de molécule pour déclencher la réponse. Il existe 2 familles de récepteur : - Membranaire (dans la membrane) - nucléaire (dans la cellule) Rappel : Des atomes aux molécules : - 3 atomes les plus abondants : Carbone, hydrogène, Oxygène - Molécule : 2 atomes ou plus, qui sont unis par des liaisons chimiques : être vivant  1 atome de C - Les macromolécules : polymères (= assemblage de nombreux monomères) o Les glucides o Les lipides o Les protéines o Les acides nucléiques Synthèse et dégradation des macromolécules : - Synthèse : deux monomères se lient au cours d’une réaction chimique appelée réaction de condensation  construction d’un polymère par la répétition de cette réaction - Dégradation : les polymères se scindent en cours d’une réaction chimique appelée hydrolyse. L’ajout d’une molécule d’eau rompt les liaisons entre les monomères D. Les Macromolécules Les glucides : servent de sources d’énergie et de matériaux de structure, on les différencie en 3 catégories : - Monosaccharides = 1 monomères (ex : glucose) - Disaccharides = 2 monomères - Polysaccharides = polymères (ex : glucogène) • Le glucose est un nutriment essentiel pour la cellule, par exemple au cours des processus de respiration cellulaire, les cellules utilisent l’énergie emmagasiné dans les molécules de glucose. • Le glucogène, stocké dans les cellules de leur foie et de leurs muscles, l’hydrolyse de se polysaccharide libère du glucose dans ces cellules lorsque les besoins en monosaccharide augmentent. Les lipides : sont des composés hydrophobes, on les catégorise en 3 : 7

TD PHYSIOLOGIE – COMMUNICATION CELLULAIRE - Les graisses - Phosphoglycérolipides ou phospholipide : on les retrouve dans la membrane plasmique - Stéroïdes (ex : cholestérol  précurseur d’autre stéroïde comme les hormones sexuelles) Les protides : sont organisés en fonction du nombre de molécule : - Acides Aminés = 1 monomères - Dipeptides = 2 monomères - Polypeptides = polymères (ex : Les protéines sont constitué d’un ou plusieurs polypeptides, crées par des liaisons peptidiques) Figure de nombreuses hormones et médiateurs chimiques et en fonction de la nature et de l’ordre de rangements des AA permettent de spécifier des molécules très différente. Les protéines interviennent dans presque toutes les fonctions cellulaires : o Elles accélèrent la vitesse des réactions chimiques o Soutiennent les tissus o Emmagasinent et transportent des substances, transmettent les communications cellulaires Les plus importantes sont les enzymes, elles régulent le métabolisme en agissant comme catalyseur (agent chimique qui accélère la vitesse des réactions dans la cellule tout en restant inchangé) Les acides nucléiques : 2 catégories :  Nucléotides : monomères (ex : ATP (adénosine triphosphate) nucléotide riche en énergie, c’est lors de la réaction d’hydrolyse par introduction de la molécule d’eau, libère le troisième acide phosphorique et la cellule se transforme alors en ADP. Le fonctionnement des principales réactions chimiques dans la cellule utilise l’énergie fournie par cette molécule d’ATP)  Acides nucléiques : ADN et ARN o ADN fourni les infos de sa propre réplication mais dirige également la synthèse de l’ARN, donc la synthèse des protéines o ARN : ARNm sert d’intermédiaire dans la circulation d’information génétique de l’ADN aux protéines La synthèse des protéines : L’ADN a besoin d’un messager, il faut des protéines pour exécuté des programmes génétiques et donc l’ARNm va servir d’intermédiaire entre l’ADN jusqu’aux protéines. On a les gènes (portion d’ADN) qui sont transcrit en ARN messager ensuite l’ARN messager passe par les pores nucléaires, et va jusqu’au ribosome (site de la synthèse des protéines). Quand un ribosome rencontre un ARNm le message génétique est traduit et un polypeptide ayant une séquence d’acide aminé est formé. Les hormones peuvent être classées d’après leur structure chimique Hormones Hormones protéiques Hormones aminées Ou peptidique stéroïdes Insuline, Glucagon, Catcholamines Hormones Testostérone, (adrénaline, thyroïdiennes progestérones, ocytocine naradrénaline) cortisol Soluble dans l’eau Insolubles dans l’eau Ne pénètrent pas dans le Pénètrent dans le cytoplasme cytoplasme Récepteurs membranaires Récepteurs nucléaires

8

TD PHYSIOLOGIE – COMMUNICATION CELLULAIRE

E. Les récepteurs • Les récepteurs membranaires, sont enchâssés dans la membrane plasmique. L’hormone reste à l’extérieur de la cellule, elle constitue donc le premier messager.  Le site de liaison correspond à la face externe de la membrane et  Le site effecteur correspond à la face interne de la membrane. L’hormone va se fixer sur un récepteur membranaire qui active ou inhibe une enzyme (ici L’adénylate cyclasse) par l’intermédiaire d’une protéine (ici G qui est soit stimulatrice soit inhibitrice). Il existe tout une famille de protéine G (protéine intermédiaire) elles ont une action de régulation du signale. Soit elles peuvent inhiber le signal (elle ralentisse l’activité de la protéine effectrice et si elles sont stimulatrices (stimulation de l’activité de la protéine). L’adénylate cyclasse va activer ou inhiber la synthèse du second messager. Le second messager (ici AMPc) va déclencher la réponse de la cellule cible dont les fonctions sont diverses : activation d’enzyme, sécrétion cellulaire. La réponse est rapide et de courte durée, elle va s’arrêter une fois que l’hormone n’est plus lié au récepteur. • Les récepteur nucléaire : dans la cellule. - Les hormones stéroïdes - Les hormones thyroïdiennes Dans les deux cas les hormones agissent sur le matériel génétique par l’activation et la formation d’un complexe hormone-récepteur qui interagie avec l’ADN, que l’on appelle le site accepteur On va avoir l’activation de transcription de certain gène en ARNm L’action de ses hormones a une action lente et de longue durée Une fois que les hormones sont libérées l’organisme ne peut pas les laisser dans les liquides extracellulaires car ces substances sont des médiateurs trop puissants, les surplus sont sans cesse dégradé et éliminé par le foie, les reins. En permanence la sécrétion, le taux d’hormones en circulation sont coordonnés par des systèmes de régulation

 La régulation : Il y a un récepteur qui détecte un stimulus et envoie l’information au centre de régulation après avoir comparé l’information reçu à une valeur de référence (hormonosta) le centre des régulations envoie un signal efférent qui dicte à l’effecteur la réponse appropriée. Dans la régulation de glycémie, faible taux de glycémie dans le sang, ce stimulus va être détecter par un récepteur du pancréas, libérant des hormones (glucagon) acheminant jusqu’au foie, le foie va dégrader le glycogène en glucose, permettant de rétablir le taux de glycémie.



Feed back négatif ou rétro-inhibition : 9

TD PHYSIOLOGIE – COMMUNICATION CELLULAIRE Une boucle de rétrocontrôle relie la réponse au stimulus initial. Il est soit négatif soit positif. Ici négatif, la réponse de l’effecteur réduit la réponse du stimulus initial, la réaction va s’arrêter.

 Feed back positif ou rétro-activation : Réponse encore plus intense

III/ PRINCIPALES GLANDES ENDOCRINES (ET HORMONES) A. Hypothalamus & hypophyse On les présente ensemble car elles sont fonctionnellement interdépendantes et anatomiquement lié. Ces deux structures sécrètent 8 hormones protéiques, permettent la régulation de la sécrétion, d’autre hormone et la régulation de plusieurs fonctions physiologiques. Localisation anatomique : L’hypothalamus est une petite région du bi-encéphale qui est situé à la base du cerveau et localisé entre le thalamus et le tronc cérébral (=assure la jonction entre le cerveau et la moelle épinière).

a) L’hypothalamus L’hypothalamus à 2 fonctions :  Centre nerveux  Organe endocrine L’hypothalamus est un centre nerveux qui contrôle l’activité du système nerveux autonome : il agit sur le fonctionnement des viscères en intervenant sur le rythme cardiaque ou respiratoire. Il participe aussi à la régulation de la faim, de la température corporelle et du sommeil. C’est aussi un organe endocrine car il contient des neurones qui vont sécréter des hormones. Via ces neuro-hormones il régule l’activité de l’hypophyse. L’hypothalamus est une structure complexe qui comprend de nombreux noyaux (regroupement de corps cellulaires de neurones). Chacun de ses noyaux est employé dans une ou plusieurs fonctions spécifiques. On peut diviser ces no...