Les voies de communication intercellulaires Le système endocrinien Chapitre 4 Les voies de communication intercellulaires Le système endocrinien 1ère partie titre

plan 2. Le système endocrinien. 2.1. La glycémie. 2.1.1. Observations expérimentales. 2.1.2. Rôle des organes effecteurs. 2.1.3. Contrôle de la glycémie: le pancréas. 2.1.3.1. Observations expérimentales. 2.1.3.2. Insuline. 2.1.3.3. Glucagon. plan 2.1.3.4. Localisation des cellules endocrines. 2.2. Le système endocrinien. 2.2.1. Présentation générale. 2.2.2. Les principales glandes endocrines. 2.2.3. Nature et classification des hormones. 2.3. Mécanisme de régulation de la glycémie. 2.3.1. Le couple insuline / glucagon. 2.3.2. Mode d’action sur le métabolisme: effet du glucagon. 2.3.3. Mode d’action sur le métabolisme: effet de l’insuline. 2.3.4. Régulation adaptative: effet de l’adrénaline. 2.4. Chaîne de contrôle hormonal.

2.1.1 2. Le système endocrinien. 2.1. La glycémie. 2.1.1. Observations expérimentales. Dosage de la glycémie Après un repas de féculents Au cours d’un jeûne de courte durée Veine sus-hépatique 0,9 g.L-1 porte 2,5 g.L-1 13,8 mmol.L-1 0,8 g.L-1 4 mmol.L-1 Le foie joue un rôle la régulation de la glycémie. il fournit du glucose en cas de besoin (jeûne). il le stocke en cas d’excès. PLAN

2.1.1 2. Le système endocrinien. 2.1. La glycémie. 2.1.1. Observations expérimentales. glucose glycogène glucose PLAN

2.1.1 2. Le système endocrinien. 2.1. La glycémie. 2.1.1. Observations expérimentales. La glycémie varie en fonction des circonstances: Hypoglycémie: concentration sanguine en glucose < 0,7 g.L-1 Consommation de sucre au cours d’un effort physique. Hyperglycémie: concentration sanguine en glucose > 1,3 g.L-1 Production de sucre au cours d’un stress. Il s’agit de variations physiologiques. Glycémie régulièrement > 1,5 – 2 g.L-1 PLAN Il s’agit d’une pathologie

2.1.2 2. Le système endocrinien. 2.1. La glycémie. Le foie joue un rôle prépondérant dans la régulation de la glycémie. 2.1.2. Rôle des organes effecteurs. Organe effecteur: Organe dont le métabolisme influence certains paramètres biologiques (« produisent un effet »). Son ablation provoque une hypoglycémie: il a un rôle hyperglycémiant. PLAN

2.1.2 2. Le système endocrinien. 2.1. La glycémie. 2.1.2. Rôle des organes effecteurs. Organe effecteur: Organe dont le métabolisme influence certains paramètres biologiques (« produisent un effet »). Foie - glycogénogenèse / glycogénolyse - glycolyse / néoglucogenèse - fermentation lactique Muscle - glycogenèse / glycogénolyse - glycolyse - cycle Krebs / fermentation lactique Tissu adipeux - Lipogenèse / lipolyse Le rein n’est pas à proprement parlé un organe effecteur. Il n’agit pas spécifiquement sur la glycémie. PLAN

Le pancréas est un organe double, 2. Le système endocrinien. 2.1. La glycémie. 2.1.3.1 2.1.3. Contrôle de la glycémie: le pancréas. 2.1.3.1. Observations expérimentales. * Ablation du pancréas. -----> troubles digestifs -----> symptômes diabète: faim, soif, amaigrissement, hyperglycémie -----> mort en quelques semaines Le pancréas est un organe double, il intervient: dans la digestion (sucs pancréatiques). dans le contrôle de la glycémie. PLAN

2.1.3.1 2. Le système endocrinien. 2.1. La glycémie. 2.1.3. Contrôle de la glycémie: le pancréas. 2.1.3.1. Observations expérimentales. * Ligature du canal pancréatique. * Observation microscopique des tissus. -----> troubles digestifs -----> pas de symptômes de diabète. 2 types de cellules. Amas Les deux fonctions du pancréas sont indépendantes. Ilots de Langerhans La ligature provoque l’atrophie des acini. Acini Les deux fonctions du pancréas sont assurées par des cellules différentes. PLAN

2.1.3.1 2. Le système endocrinien. 2.1. La glycémie. Greffe: revascularisation d’un organe (greffon) dans un organisme (receveur). 2.1. La glycémie. 2.1.3.1 2.1.3. Contrôle de la glycémie: le pancréas. Autogreffe: cas où le greffon est un des organes du donneur. 2.1.3.1. Observations expérimentales. * Ablation + autogreffe. Ablation Broyage du pancréas Injection d’extraits pancréatiques. -----> troubles digestifs -----> pas de symptômes de diabète. -----> troubles digestifs -----> pas de symptômes de diabète. L’action du pancréas s’effectue par voie sanguine. L’action du pancréas s’effectue grâce à une molécule chimique. Hormone: molécule chimique véhiculée par le sang qui contrôle l’activité d’organes effecteurs. PLAN

2.1.3.2 2. Le système endocrinien. 2.1. La glycémie. 2.1.3. Contrôle de la glycémie: le pancréas. 2.1.3.2. Insuline. Effet de l’injection d’insuline: Sur la glycémie Sur le bilan hépatique. Effet hypoglycémiant Bilan hépatique: Différence entre la quantité de glucose sortant du foie et celle y entrant (à durées égales). Sortant – entrant < 0 Stockage du glucose PLAN

Les cellules b contiennent des granules denses 2. Le système endocrinien. 2.1. La glycémie. 2.1.3.2 insuline 2.1.3. Contrôle de la glycémie: le pancréas. 2.1.3.2. insuline. Elle est synthétisée sous forme d’un précurseur (proinsuline) formé d’une seule chaîne. C’est un dipeptide synthétisé par les cellules b des îlots de Langerhans. PEPTIDE C Les cellules b contiennent des granules denses PLAN

Effet hyperglycémiant Libération de glucose par glycogénolyse. 2. Le système endocrinien. 2.1. La glycémie. Effet hyperglycémiant 2.1.3.3 glucag 2.1.3. Contrôle de la glycémie: le pancréas. 2.1.3.3. Glucagon. Effet d’une perfusion de glucagon: Sur la glycémie Sur le glycogène hépatique. Libération de glucose par glycogénolyse. PLAN

Les cellules a contiennent des granules clairs (peu denses). 2. Le système endocrinien. 2.1. La glycémie. 2.1.3.3 glucag 2.1.3. Contrôle de la glycémie: le pancréas. 2.1.3.3. Glucagon. C’est un peptide synthétisé par les cellules a des îlots de Langerhans. Les cellules a contiennent des granules clairs (peu denses). PLAN

2.1.3.4 2. Le système endocrinien. 2.1. La glycémie. 2.1.3. Contrôle de la glycémie: le pancréas. 2.1.3.4. Localisation des cellules endocrines. Le pancréas possède deux types de cellules: les cellules exocrines. les cellules endocrines. Acini Ilot de Langerhans PLAN

Les cellules à insuline sont les plus nombreuses (70%) 2. Le système endocrinien. 2.1. La glycémie. 2.1.3.4 2.1.3. Contrôle de la glycémie: le pancréas. 2.1.3.4. Localisation des cellules endocrines. Localisation des cellules a et b par immunofluorescence. Les AC anti-a portent des fluorochromes rouge. Les AC anti-b portent des fluorochromes vert. Les cellules à insuline sont les plus nombreuses (70%) PLAN

Une cellule inactive trop longtemps s’atrophie. 2. Le système endocrinien. Cellule endocrine: cellule qui sécrète une hormone (sécrétion dans le système sanguin ou interstitiel). 2.2. Le système endocrinien. 2.2.1 2.2.1. Présentation générale. Cellule cible: cellule reconnue par une hormone (dont l’activité biologique est contrôlée par cette dernière). La cellule cible possède un récepteur spécifique à l’hormone. Lorsqu’elle s’y fixe, elle induit le changement d’activité de la cellule. Cellule effectrice (cible) Cellule endocrine Effet biologique Hormone Une hormone activatrice augmente l’activité de la cellule cible. Une cellule inactive trop longtemps s’atrophie. Une hormone inhibitrice diminue l’activité de la cellule cible. PLAN

2.2.1 2. Le système endocrinien. 2.2. Le système endocrinien. Une hormone peut posséder plusieurs cellules cibles 2.2. Le système endocrinien. 2.2.1 … et induire des effets contraires (inhibition et activation) 2.2.1. Présentation générale. Une cellule peut être la cible de plusieurs hormones. Une cellule endocrine ne sécrète qu’une seule hormone. Une cellule cible peut être une cellule endocrine. Une glande endocrine peut sécréter plusieurs hormones si elle possède plusieurs types de cellules (pancréas, surrénale,…) Une cellule endocrine peut être sa propre cible. Cellule cible B Cellule cible B Hormone 3 Effet 2 Rétrocontrôle +/- Cellule effectrice (cible) Cellule endocrine Hormone Effet biologique Deux hormones qui induisent des effets contraires sont des hormones antagonistes. Cellule endocrine 2 Hormone 2 Deux cellules qui induisent des effets contraires sont des cellules antagonistes. PLAN

2.2.2 2. Le système endocrinien. 2.2. Le système endocrinien. 2.2.2. Les principales glandes endocrines. Hypothalamus Hypophyse Thyroïde Para-thyroïde testicules placenta ovaires surénales pancréas PLAN

2.2.3 2. Le système endocrinien. 2.2. Le système endocrinien. 2.2.3. Nature et classification des hormones. Hormones pancréatiques Insuline, glucagon Les hormones sont classées en fonction de leur nature chimique. Protéines Hormones hypothalamiques Hormones hypophysaires Hormone thyroïdienne Thyroxine Dérivé d’acides aminés Hormones surrénalienne Adrénaline Cette classification est importante car c’est la nature de l’hormone qui commande son mode d’action sur la cellule cible. Hormones sexuelles Testostérone, progestérone, œstradiol Stéroïdes Hormones surrénalienne Cortisol PLAN

2.3 2. Le système endocrinien. 2.3. Mécanisme de régulation de la glycémie. 2.3 Il existe plusieurs niveaux de régulation de la glycémie. Insuline Permet de maintenir la glycémie autour de 0,9 g.L-1 Régulation de fond Glucagon Instauration d’une hyperglycémie physiologique afin de mobiliser les sources d’énergie de l’organisme pour une activité intense. Régulation « adaptative » Adrénaline Favorise la libération du glucose pour favoriser la croissance cellulaire. ACTH / cortisol Régulation « métabolique » GH PLAN

2.3.1 2. Le système endocrinien. Le glucose stimule la sécrétion d’insuline. 2.3. Mécanisme de régulation de la glycémie. 2.3.1 2.3.1. Le couple insuline / glucagon. Le glucose inhibe la sécrétion de glucagon. Dosage de la libération d’hormone par le pancréas d’un chien perfusé par une solution de glucose aux concentrations variables. Dosage de la libération d’hormone par les cellules a et b isolées en fonction de la concentration en glucose du milieu nutritif. Les cellules isolées réagissent de façon analogue à l’organe perfusé. … ce n’est pas toujours le cas ! PLAN

L’insuline induit la pénétration du glucose dans les tissus cibles. 2. Le système endocrinien. 2.3. Mécanisme de régulation de la glycémie. hyperglycémie 2.3.1 2.3.1. Le couple insuline / glucagon. La présence de glucose stimule les cellules b qui sécrètent l’insuline. L’insuline induit la pénétration du glucose dans les tissus cibles. Insuline La glycémie diminue. La présence de glucose inhibe la sécrétion de glucagon par les cellules a. PLAN

2.3.1 2. Le système endocrinien. hypoglycémie 2.3. Mécanisme de régulation de la glycémie. hypoglycémie 2.3.1 2.3.1. Le couple insuline / glucagon. La faible concentration de glucose ne permet plus l’inhibition de la sécrétion de glucagon Elle ne permet plus la stimulation de la sécrétion d’insuline. glucagon Insuline Le glucagon induit la libération du glucose dans les tissus cibles. La glycémie augmente. PLAN

2.3.2.1 ATP AMPc + PPi 2. Le système endocrinien. PLAN 2.3. Mécanisme de régulation de la glycémie. 2.3.2.1 2.3.2. Mode d’action sur le métabolisme: effet du glucagon. 2.3.2.1. Synthèse de l’AMPc. H L’hormone se fixe sur le récepteur. Changement de conformation du récepteur. R LEC LIC AC Une protéine G se fixe sur le récepteur. Membrane plasmique G Changement de conformation de la protéine G qui fixe du GTP. GTP GDP Changement de conformation de la protéine G qui se fixe sur l’adényl cyclase. ATP Changement de conformation de l’AC qui est activée. AMPc + PPi

2.3.2.1 2. Le système endocrinien. PLAN 2.3. Mécanisme de régulation de la glycémie. 2.3.2.1 2.3.2. Mode d’action sur le métabolisme: effet du glucagon. 2.3.2.1. Synthèse de l’AMPc. Adényl cyclase Phospho diestérase ATP AMPc AMP

La kinase AMPc dépendante est un tétramère composé: 2. Le système endocrinien. PLAN 2.3. Mécanisme de régulation de la glycémie. 2.3.2.2 2.3.2. Mode d’action sur le métabolisme: effet du glucagon. 2.3.2.2. Effet de l’AMPc sur le métabolisme. L’AMPc intervient comme un activateur enzymatique: il induit le changement de conformation d’une enzyme, la kinase AMPc dépendante, et de la rendre active. Lorsque l’AMPc se fixe sur les sous-unités régulatrices, les sous-unités catalytiques sont libérées, changent de conformation et deviennent actives. La kinase AMPc dépendante est un tétramère composé: 2 sous unités régulatrices, R qui fixent AMPc 2 sous unités catalytiques, C qui phosphorylent une protéine substrat. protéine ATP Protéine - P ADP R C R C Cascade de phosphorylations. R C

glycogène synthétase-P pour des raisons de clarté, l’ATP 2. Le système endocrinien. PLAN 2.3. Mécanisme de régulation de la glycémie. 2.3.2.2 2.3.2. Mode d’action sur le métabolisme: effet du glucagon. 2.3.2.2. Effet de l’AMPc sur le métabolisme. PKK ATP - activation PKK. Phosphorylase (inactive) C - activation PK. PK - activation Phosphorylase. ADP -----> + glycogénolyse. PKK-P - inactivation Synthétase. PK-P PK-P -----> - glycogénogenèse. Phosphorylase-P (Glycogène)n-1 + glucose (Glycogène)n glycogène synthétase-P pour des raisons de clarté, l’ATP n’est pas représenté glycogène synthétase (active)

2.3.2.3 AMP AMPc + PPi ATP 2. Le système endocrinien. PLAN 2.3. Mécanisme de régulation de la glycémie. 2.3.2.3 2.3.2. Mode d’action sur le métabolisme: effet du glucagon. 2.3.2.3. Régulation de l’action des hormones protéiques. L’AMPc se dégrade (diestérase ou spontanée) Il existe également des récepteurs inhibiteurs qui activent une voie antagoniste. H L’adényl cyclase se désactive par changement spontané de conformation. R LEC LIC AC Membrane plasmique La protéine G hydrolyse le GTP et se libère de l’adényl cyclase. G L’hormone se détache du récepteur. Celui-ci ne réactive plus les protéines G. GTP GDP L’hormone n’est plus sécrétée par la glande endocrine. AMP AMPc + PPi ATP

en présence d’insuline (anticorps fluorescents) 2. Le système endocrinien. PLAN 2.3. Mécanisme de régulation de la glycémie. 2.3.3 2.3.3. Mode d’action sur le métabolisme: effet de l’insuline. L’insuline agit directement sur l’activité des transporteurs de glucose. En absence d’insuline, les transporteurs sont localisés dans des vésicules internes. En présence d’insuline, les transporteurs migrent vers la membrane plasmique. en absence d’insuline en présence d’insuline Transporteurs du glucose (anticorps fluorescents) membrane plasmique Noyau

Renforcement de l'action 2. Le système endocrinien. 2.3. Mécanisme de régulation de la glycémie. hypoglycémie glucagon 2.3.4 2.3.4. Régulation adaptative: effet de l’adrénaline. L’adrénaline prépare l’organisme à faire face à une situation de stress. Elle mobilise les réserves de glucose pour alimenter préférentiellement les muscles. adrénaline Action sur les tissus effecteurs Renforcement de l'action du glucagon. Libération (hyperglycémiant) Absorption (hypoglycémiant) PLAN

2.4 2. Le système endocrinien. 2.4. Chaîne de contrôle hormonal. PLAN La sécrétion d’une hormone est régulée par différents mécanismes (qui ne s’excluent pas). 2.4. Chaîne de contrôle hormonal. 2.4 Constante biologique Une hormone Signal nerveux Hypothalamus Médullo-surrénale [Glucose] Releasing H pancréas Hypophyse adrénaline FSH LH insuline glucagon ovaires Rétrocontrôle œstradiol progestérone PLAN Tissus cibles