Régulation hormonale chez l'homme

Schématiquement, on peut considérer que FSH agit sur la fonction exocrine du testicule (spermatogenèse) alors que LH agit sur son activité endocrine (production de testostérone). Leurs actions ne sont toutefois pas comparables.

LH agit directement sur les cellules de Leydig en stimulant la production de testostérone. Comme elle est libérée de manière pulsatile, il s'ensuit que la sécrétion de testostérone obéit au même rythme et qu'elle se traduit par de brefs épisodes (de l'ordre de quelques minutes) de libération intense séparés dans le temps par des intervalles plus ou moins longs, variables au cours de la journée et pouvant atteindre plusieurs heures.

FSH agit indirectement sur la spermatogenèse en stimulant la production d'ABP (Androgen Binding Protein) par les cellules de Sertoli (cellules nourricières de la lignée séminale). Cette protéine de liaison libérée dans la lumière des tubes séminifères présente en effet une grande affinité pour la testostérone et la dihydrotestostérone ce qui leur permet d'augmenter leurs concentrations intratesticulaires et d'agir sur les cellules de la lignée séminale, celles-ci étant dépourvues de récepteurs à la FSH et incapables de fixer la testostérone libre.

LH et FSH exercent ainsi en permanence leurs effets sur le testicule et lui permettent d'assurer ses fonctions exocrine et endocrine de manière continue. Toutefois, leur libération se faisant sous le contrôle de la GnRH, toute modification des paramètres centraux est susceptible d'entraîner des répercussions sur la production de testostérone et de spermatozoïdes. Enfin, il faut signaler que le fonctionnement du complexe hypothalamo-hypophysaire est lui-même soumis à deux rétroactions (feed-back) négatives :

• d'une part, le taux de testostérone circulante exerce un effet inhibiteur sur la production de LH et de GnRH ;
• d'autre part, les cellules de Sertoli fabriquent une glycoprotéine, l'inhibine, libérée de manière pulsatile en même temps que la testostérone, qui exerce un effet inhibiteur sur la production de FSH.

On aboutit ainsi à une régulation dynamique de la production hormonale qui intègre de nombreux facteurs.

EXERCICES

On réalise plusieurs expériences sur le singe macaque rhésus et on mesure à chaque fois le taux de testostérone circulante dans le sang de l'animal (testostéronémie) au cours des heures qui suivent :

a) l'ablation du lobe antérieur de l'hypophyse provoque une chute importante du taux de testostérone sanguin alors que l'ablation du lobe postérieur est sans effet ;

b) l'injection de LH à un animal hypophysectomisé entraîne une reprise temporaire de la circulation de testostérone alors que l'injection de FSH est sans effet ;

c) la section de la tige pituitaire qui relie la glande hypophyse à l'hypothalamus se traduit par une forte diminution du taux de testostérone circulante ;

d) la destruction du noyau arqué produit exactement les mêmes effets que l'ablation du lobe antérieur de l'hypophyse ;

e) la stimulation électrique du noyau arqué conduit à une augmentation rapide du taux de testostérone circulante mais reste sans effet sur un animal hypophysectomisé ;

f) l'électrocoagulation du système porte hypothalamo-hypophysaire bloque les effets de la stimulation électrique du noyau arqué.

                  Question

                                           Interprétez ces données.

Le complexe hypothalamo-hypophysaire

Situé au centre de l'encéphale dans le plancher du troisième ventricule (cavité centrale emplie de liquide céphalorachidien), l'hypothalamus est une petite structure nerveuse constituée de plusieurs noyaux gris recevant de multiples afférences d'origine sensorielle et émettant de nombreuses efférences ascendantes et descendantes. Il participe ainsi à bon nombre de fonctions centrales telles que le maintien de la température corporelle, le synchronisme de l'horloge biologique ou les réactions émotionnelles mais intervient également dans de nombreuses régulations hormonales par l'intermédiaire de la glande hypophyse, située juste en dessous, qui forme avec lui deux complexes neurosécrétoires :

• le système magnocellulaire ou hypothalamo-posthypophysaire qui associe directement les neurones hypothalamiques aux capillaires sanguins de la posthypophyse (ou neurohypophyse) ;
• le système parvocellulaire ou hypothalamo-antéhypophysaire qui associe indirectement les neurones hypothalamiques aux cellules glandulaires de l'antéhypophyse (ou adénohypophyse).

Dans le système magnocellulaire, les neurones hypothalamiques élaborent des neurohormones qu'ils véhiculent par transport axonal antérograde jusqu'aux capillaires sanguins localisés dans le lobe postérieur de l'hypophyse. Les neurohormones sont ensuite stockées au niveau des arborisations terminales axoniques et libérées par exocytose lorsque des potentiels d'action envahissent la terminaison nerveuse.

Dans le système parvocellulaire, les neurones hypothalamiques élaborent en revanche des substances chimiques ayant pour cible les cellules glandulaires du lobe antérieur de l'hypophyse : soit des releasing factors (RF) stimulant l'activité des cellules antéhypophysaires, soit des inhibiting factors (IF) inhibant l'activité de ces mêmes cellules. Les facteurs sont synthétisés dans l'aire hypophysiotrope de l'hypothalamus (principalement le noyau arqué), véhiculés par transport axonal antérograde et libérés dans un système vasculaire interne à la glande : le système porte hypothalamo-hypophysaire. De là ils agissent sur les cellules glandulaires de l'antéhypophyse en favorisant (RF) ou en inhibant (IF) la production de stimulines qui sont elles-même des hormones dont le rôle est de réguler le fonctionnement des glandes endocrines. Ce système intégrant par ailleurs au niveau hypothalamique un certains nombre de stimuli d'origine périphérique (ambiances sensorielles) ou mentale (états émotionnels), on arrive ainsi à un système de régulation comportant quatre étages.

Chez l'Homme, le fonctionnement des ovaires et des testicules est placé sous le contrôle de deux gonadostimulines hypophysaires et d'unegonadolibérine hypothalamique.

Les gonadostimulines, encore appelées hormones gonadotropes ou gonadotrophines sont synthétisées par les cellules de l'antéhypophyse. Ce sont deux glycoprotéines formées d'une chaîne α de 90 acides aminés commune aux deux molécules et d'une chaîne β de 115 acides aminés spécifique à chaque gonadostimuline. Les deux sont identiques dans les deux sexes mais ayant d'abord été découvertes chez les femelles de mammifères, leur appellation fait référence à la physiologie féminine. Il s'agit de :

• FSH (Follicle Stimulating Hormone = Hormone folliculo-stimulante),
• et de LH (Luteinizing Hormone = Hormone lutéinisante). Notons toutefois que LH est parfois dénommée chez l'homme ICSH pour Interstitial Cells Stimulating Hormone.

La gonadolibérine est quant à elle un décapeptide fabriqué par les neurones du noyau arqué de l'hypothalamus et porte le nom de GnRH(Gonadotrophin Releasing Hormone). Elle est libérée de manière pulsatile à raison d'une décharge toutes les 90 minutes en moyenne. Comme sa présence dans le système porte stimule les cellules productrices de LH et de FSH, il s'ensuit que ces dernières sont également libérées de manière pulsatile dans la circulation sanguine.

Toutes ces hormones étant de nature peptidique, elles ne peuvent pénétrer dans leurs cellules cibles. Leur action s'exerce donc en se fixant à des récepteurs membranaires spécifiques ce qui déclenche une cascade de réactions enzymatiques faisant intervenir un messager intracellulaire (l'AMP cyclique désigné pour cette raison second messager hormonal). Enfin, notons que si le mécanisme d'action de LH et de FSH est identique dans les deux sexes, leurs effets et leur mode de régulation sont totalement différents.