La fonction corticosurrénalienne ECOLE NATIONALE VETERINAIRE T O U L O U S E La fonction corticosurrénalienne V. Gayrard Physiologie Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse 23, chemin des Capelles 31076 Toulouse

Introduction Corticosurrénales indispensables à la vie Trois catégories d’hormones stéroïdiennes: minéralocorticoïdes, glucocorticoïdes, androgènes (sulfates de DHEA) Glucocorticoïdes: cortisol, corticostérone Maintien homéostasie

Plan de l ’exposé I. La cortisolémie 1. Variations interspécifiques 2. Rythmes de sécrétion du cortisol 3. Facteurs de variations II. Contrôle de la sécrétion du cortisol 1. Stimulation de la sécrétion par ACTH 2. Contrôle des sécrétions d ’ACTH: les facteurs hypothalamiques Le rétrocontrôle négatif du cortisol III. Rôles physiologiques du cortisol . Cortisol et stress 2. Effets métaboliques 3. Déclenchement de la parturition

Les glandes surrénales Pôle supérieur des 2 reins Deux glandes endocrines: la médullosurrénale et la corticosurrénale

Les glandes surrénales: glandes hybrides Médullosurrénale (medulla):A, NA Corticosurrénale (cortex, 80% glande)

Le cortex surrénalien Zone réticulaire Androgènes Zone fasciculaire cortisol Zone glomérulaire aldostérone

La cortisolémie: variations interspécifiques Espèce Rapport cortisol/corticostérone Brebis 15-20/1 Cheval 2/1 - 24/1 Chat, homme 5/1 - 10/1 Chien 2/1 - 5/1 Vache 1/1 Rat, lapin 0.05/1

Variations interspécifiques de la cortisolémie (ng/ml) 100 200 300 2000

Liaison aux protéines plasmatiques Cortisol plasmatique: 3 formes Forme libre (F) Forme liée de façon non spécifique et non saturable à l ’albumine (BAlb) Forme liée de façon spécifique et saturable à la Corticosteroid-Binding Globulin (CBG) ou transcortine (BCBG)

Importance relative des différentes formes de cortisol plasmatique 1 BCBG 8 F Pourcentage 6 BAlb 4 2

La cortisolémie: rythme circadien Activité générale locomotrice Repos nocturne Activité générale locomotrice Repos diurne

Rythme circadien de la cortisolémie (ng/ml) 80 60 20 09:00 Temps (hh:mm) 09:00

La cortisolémie: facteurs de variation Facteurs endogènes Stade physiologique Gestation: augmentation de la cortisolémie Peri-partum: augmentation cortisolémie Age Sujet âgé: augmentation cortisolémie chien, homme Théorie vieillissement: effets délétères sur les systèmes neuronaux

La cortisolémie: facteurs de variation Facteurs exogènes: Saison Absence de variations saisonnières Comportement alimentaire cortisolémie après une prise alimentaire Exercice physique cortisolémie: adaptation physiologique et métabolique à l’exercice Changement environnement social ou spatio-temporel, transport, manipulation  cortisolémie: rôle adaptatif

Plan de l ’exposé I. La cortisolémie 1. Variations interspécifiques 2. Rythmes de sécrétion du cortisol 3. Facteurs de variations II. Contrôle de la sécrétion du cortisol 1. Stimulation de la sécrétion par ACTH 2. Contrôle des sécrétions d ’ACTH: les facteurs hypothalamiques Le rétrocontrôle négatif du cortisol III. Rôles physiologiques du cortisol . Cortisol et stress 2. Effets métaboliques 3. Déclenchement de la parturition

Contrôle de la sécrétion de cortisol Hypothalamus Hypophyse antérieure ACTH Corticosurrénales cortisol

Stimulation de la sécrétion par ACTH ACTH: Hormone adrénocorticotrope ou corticotropine Cellules corticotropes hypophyse antérieure Polypeptide 39 aa PM 4500 NH2 COOH 1 24 39 Tétracosactide Spécifique

ACTH: seule hormone active POMC: proopiomélanocortine: Polypeptide précurseur 241 aa Lobe antérieur hypophyse ACTH -LPH -LPH -END Lobe intermédiaire hypophyse (gestation, fœtus) CLIP -MSH LPH: lipotropine END: endorphine CLIP: corticotropin-like peptide MSH: mélanotropine

Mécanismes d’action de l’ACTH Stimulation de la production de cortisol Récepteurs spécifiques + stéroïdogenèse Effets rapides: mobilisation cholestérol, transport dans membrane mitochondrie Effets lents: transcription gènes enzymes stéroïdogenèse Action trophique Zones fasciculée et réticulée Augmentation irrigation sanguine Augmentation volume corticosurrénales (synthèses protéiques, multiplication cellules)

Mécanismes d’action de l’ACTH Hypersécrétion ACTH: Maladie de Cushing Hypopituitarisme ACTH ACTH ACTH1-24 ACTH1-24 cortisol cortisol Atrophie Sensibilité diminuée à l’action d’ACTH Hyperplasie Sensibilité accrue à l’action d’ACTH

Contrôle de la sécrétion d’ACTH CRH Hypothalamus AVP AVP CRH Hypophyse postérieure + + Hypophyse antérieure ACTH + Corticosurrénales Cortisol

Contrôle de la sécrétion d’ACTH Les hormones hypothalamiques CRH: Corticotropin-Releasing Hormone, 41 aa Noyau paraventriculaire hypothalamus (NPV) Régulation sécrétions basales cortisol AVP: Arginine Vasopressine, 9 aa NPV et Noyau supraoptique (NSO): neurones magnocellulaires NPV: neurones parvocellulaires à CRH, AVP Potentialisation action CRH

Contrôle de la sécrétion d’ACTH Le rétrocontrôle négatif par les glucocorticoïdes La diminution de la cortisolémie conduit à une hypersécrétion de ACTH L’augmentation de la cortisolémie inhibe la sécrétion de ACTH Apport exogène de glucocorticoïdes Adénome surrénalien Les récepteurs au cortisol Type I : Haute affinité pour les minéralocorticoïdes, affinité modérée pour les glucocorticoïdes: Activité « minéralocorticoïde » du cortisol Type II : Affinité pour les glucocorticoïdes

Plan de l ’exposé I. La cortisolémie 1. Variations interspécifiques 2. Rythmes de sécrétion du cortisol 3. Facteurs de variations II. Contrôle de la sécrétion du cortisol 1. Stimulation de la sécrétion par ACTH 2. Contrôle des sécrétions d ’ACTH: les facteurs hypothalamiques Le rétrocontrôle négatif du cortisol III. Rôles physiologiques du cortisol 1. Cortisol et stress 2. Effets métaboliques 3. Déclenchement de la parturition

Rôle physiologique du cortisol Réponse au stress (Selye, 1930) Maintien de la glycémie et de la fonction cardiovasculaire lors d’un jeûne Augmentation de la glycémie au détriment des protéines musculaires lors d’un stress Inhibition réponse immunitaire et réaction inflammatoire Autres effets: Peau, tissu osseux, tractus gastro-intestinal, fœtus

Rôle physiologique du cortisol Réponse intégrative au stress: exercice, hypoglycémie, hémorragie… Activation système nerveux sympathique, médullo-surrénales: libération NA, A Augmentation débit cardiaque, échanges gazeux (bronchioles) et débit perfusion muscles squelettiques, + lipolyse, + glycogénolyse, + gluconéogenèse hépatique, + sécrétion glucagon, -sécrétion insuline Augmentation de la cortisolémie

Augmentation fréquence cardiaque et respiratoire Cortisol et stress Réaction d’urgence Mobilisation réserves glucose Activation SN sympathique Augmentation pression artérielle A NA Augmentation fréquence cardiaque et respiratoire  utilisation énergie par cellules Cortisol  glycémie

Effets métaboliques en réponse au stress:  cortisolémie GLU GLU GLUT-4 GLUT-4 lipides GLU GLY AG Glycérol AA FOIE GLY GLU protéines + Tissu adipeux Muscle squelettique glycémie Période inter-digestive (faible ratio insuline/glucagon),  A, NA

Effets chroniques :  cortisolémie glycémie, hyperinsulinémie GLU GLU lipides GLUT-4 GLUT-4 GLU AG Glycérol GLY AA FOIE AA + GLY GLU protéines Tissu adipeux Muscle squelettique glycémie, hyperinsulinémie  Appétit (SNC),  ratio insuline/glucagon),  A, NA

Effets métaboliques: Métabolisme des glucides Métabolisme du glycogène  glycogénogenèse  glycogénolyse Gluconéogenèse Monogastriques:  gluconéogenèse hépatique  substrats : aa et glycérol  activité enzymes gluconéogenèse Utilisation glucose (GLUT-4) Inhibition capture et utilisation glucose Traitement acétonémie

Effets du cortisol Actions cardiovasculaires Effet permissif des catécholamines + production globules rouges Effets anti-inflammatoires et immunosuppresseurs Inhibition synthèse cytokines pro-inflammatoires et + synthèse cytokines anti-inflammatoires, - phospholipase A2 Diminution des lymphocytes T circulants Inhibition fonction de reproduction

Effet anti-inflammatoire Lipocortine Phospholipase A2 Phospholipides membranaires + Acide arachidonique Corticoïdes Prostaglandines Leucotriènes Médiateurs vasoactifs Radicaux libres

Effets du cortisol Action sur le tissu osseux  résorption osseuse  absorption intestinale et réabsorption rénale Ca,  PTH - activité ostéoblastes Action sur le tissu conjonctif Inhibition de la prolifération des fibroblastes et de la formation du collagène Action sur les reins Inhibition de la sécrétion et de l ’action d’ADH Activité minéralocorticoïde: dépendante de l activité de la 11-HSD2 (inactivation du cortisol en cortisone)

Effets du cortisol Action sur les muscles  protéolyse: fatigue musculaire et douleurs si cortisolémie excessive Action sur le tractus gastro-intestinal Effet trophique sur muqueuse gastro-intestinale Augmentation de la sécrétion d’acide gastrique:  risque d’ulcères Effets sur le SNC  appétit Effet psycho-stimulant Effets au cours du développement fœtal et déclenchement de la parturition

Hypercorticisme Origine : Tumeur corticosurrénales ou tumeur hypophyse ou administration clinique de glucocorticoïdes Symptômes: Érythrose faciale, fonte musculaire, rétention d ’eau et de minéraux (hypertension, œdème)

Hypercorticisme

Hypocorticisme Mélanodermie Diminution de la glycémie et du Na plasmatique Augmentation K et perte de poids

Conclusion Rôle essentiel du cortisol Maintien homéostasie: nombreux effets biologiques Effets métaboliques, immunosuppresseur, anti-inflammatoire.. Applications thérapeutiques