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 1. Régulation des métabolismes 2. Cortisol et stress 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 Augmentation après une prise alimentaire

La cortisolémie: facteurs de variation Situations extrèmes Exercice physique cortisolémie: adaptation physiologique et métabolique à l’exercice Changement environnement social ou spatio-temporel, transport, manipulation  cortisolémie: rôle adaptatif

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 (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 à la surface cellules corticosurrénaliennes + 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

Action extrasurrénalienne ACTH Effets sur le tissu adipeux Lipolyse Action mélanotrope Dispersion grains mélanine dans la peau (peptide commun avec mélanotropine)

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 Surrénalectomie L’augmentation de la cortisolémie inhibe la sécrétion de ACTH Apport exogène de glucocorticoïdes Adénome surrénalien

Le rétrocontrôle négatif du cortisol Les récepteurs au cortisol Type I : Haute affinité pour les minéralocorticoïdes, affinité modérée pour les glucocorticoïdes Type II : Affinité pour les glucocorticoïdes Activité « minéralocorticoïde » du cortisol Spécificité action minéralocorticoïdes liée à l’inactivation du cortisol en cortisone par la 11- HSD2: 11- Hydroxysteroid-dehydrogenase

Les hormones du cortex surrénalien Glucocorticoïdes Hormones essentielles à la vie Influence du métabolisme de la plupart des cellules Résistance au stress Déclenchement de la parturition

Effets métaboliques: Métabolisme des glucides Métabolisme du glycogène  glycogénogenèse  glycogénolyse Gluconéogenèse Monogastriques:  gluconéogenèse hépatique  substrats : aa et glycérol  activité enzymes gluconéogenèse Effet permissif action glucagon Utilisation glucose Inhibition capture et utilisation glucose  glycogène

Effets métaboliques: Métabolisme des glucides Ruminants Inhibition utilisation glucose) Pas d ’effet sur la gluconéogenèse Administration vache laitière Diminution production lait (gain glucose de 70g/l lait non produit) Hyperglycémie Chute corps cétoniques Traitement acétonémie

Effets métaboliques Métabolisme des protéines Catabolisme des protéines musculaires (aa: substrat gluconéogenèse Hyperadrénocorticisme: faiblesse musculaire Métabolisme phosphocalcique  formation osseuse (- synthèse IGFI ostéoblates)  nombre ostéoclastes  résorption osseuse  absorption intestinale calcium ( PTH)

Effets du cortisol Métabolisme hydrominéral Action sur la peau Propriétés minéralocorticoïdes Réabsorption Na, excrétion K Action sur la peau Inhibition synthèse collagène et catabolisme des protéines par fibroblastes: peau mince, fragile si excès cortisol Effets comportementaux Effets psychostimulants Augmentation appétit (polyphagie)

Régulation des métabolismes Métabolisme des lipides + lipolyse Libération glycérol (substrat à la gluconéogenèse hépatique) et acides gras (source d’énergie) Hyperadrénocorticisme: Redistribution des graisses sur le haut du corps chez l’homme « cou de bison » homme et au niveau abdomen (chien)

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)

Effets métaboliques - Hyperglycémie GLU GLU AG FOIE + AA GLY Adipocyte lipides AA GLU AG AG Glycérol protéines FOIE + AA GLY GLU - Adipocyte Cellule musculaire Hyperglycémie

Hypercorticisme

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

Effets anti-inflammatoires et immunosuppresseurs Inhibition réponse immunitaire: réactivation infections latentes par doses pharmacologiques cortisol Applications thérapeutiques: traitement maladies chroniques inflammatoires et allergies

Effets anti-inflammatoires et immunosuppresseurs Cellules du système immunitaire  nombre lymphocytes circulants: redistribution vers moelle osseuse, rate… Apoptose des lymphocytes Inhibition synthèse cytokines par lymphocytes T  granulocytes circulants  nombre polynucléaires neutrophiles circulants: inhibition accumulation dans sites inflammation

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

Cortisol et stress Stress Selye (1936) Syndrome général d’adaptation caractérisé par un ensemble de réponses non spécifiques à des perturbations de l’environnement Réaction d’urgence non spécifique Mise en jeu système nerveux sympathique, médullosurrénales, corticosurrénales

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

Déclenchement de la parturition CRF Hypothalamus ACTH Hypophyse Croissance et maturation organes foetaux Surrénales Cort. Synthèse de surfactant pulmonaire Thermogenèse Glucogenèse Initiation de la parturition Adaptation du fœtus à la vie extra-utérine

Conclusion Rôle essentiel du cortisol Nombreux effets biologiques Métabolisme énergétique, effets immunosuppresseur, anti-inflammatoire.. Maintien homéostasie Applications thérapeutiques