Homéostasie, hormones à l’honneur

Si on regarde en arrière, on retrouve un message qui se répète encore aujourd’hui :

Les gens souffrent d’obésité parce qu’ils mangent plus et bougent moins…

Il est vrai que la théorie CICO (Calories In Calories Out) peut servir de modèle causal à la pandémie actuelle d’obésité, cependant, elle laisse certaines questions sans réponse. Pour ceux qui ne sont pas familiers avec cette hypothèse, la théorie CICO dit que la différence entre les calories consommées et les calories dépensées entraîne un excès ou un déficit d’énergie, se traduisant respectivement par une prise ou une perte de poids.

Cependant, le message de manger moins et bouger plus que l’on répète tant ne fonctionne pas. Non seulement on est incapables de traiter la population obèse, mais on la voit de plus en plus souvent et à des âges de plus en plus jeunes.

La question qu’il faut se poser est quels facteurs font que la personne brûle moins de calories et ressent plus la faim. Pour cela, il faut aller au plus profond d’elle : son cerveau, que l’on pourrait nommer en termes plus scientifiques neuroendocrinologie.

Homéostasie

Comme nos ancêtres, la survie de notre organisme dépend du bon fonctionnement de tous ses systèmes. Ces systèmes communiquent entre eux et sont affectés par des facteurs internes comme externes. Quand l’équilibre d’un système est perturbé, notre organisme tend à le rétablir par des mécanismes compensatoires.

Ce état d’équilibre obtenu s’appelle homéostasie, et c’est la base de tout processus qui se déroule dans notre corps

Bien que le processus pour atteindre cette homéostasie dépende des systèmes affectés, la plupart sont régis par une série de molécules familières pour la plupart d’entre nous : les hormones.

Hormones

Quand on entend le mot hormone, on pense à des situations comme la colère, la joie, l’envie de manger, et bien d’autres encore. C’est vrai, les hormones sont liées non seulement à des facteurs externes, mais aussi aux émotions.

Mais quelle est la définition d’une hormone ? On peut la définir comme toute substance synthétisée et libérée par un groupe de cellules sécrétrices (glandes) pour produire un effet sur une cellule cible.

Selon leur nature, on peut parler d’hormones hydrophiles ou lipophiles.

Hormones hydrophiles et lipophiles

Les polypeptides comme les amines ont un caractère hydrophile, c’est-à-dire qu’ils sont solubles dans l’eau. En revanche, les hormones stéroïdes sont lipophiles, donc insolubles dans un milieu aqueux. Cette caractéristique est très importante car elle détermine le mécanisme par lequel l’hormone interagit avec son récepteur.

Pour les hormones hydrophiles, elles sont excrétées par un mécanisme d’exocytose, circulant librement dans le sang. Une fois arrivées au tissu cible, elles agissent sur les récepteurs de surface de la cellule, produisant une réponse intracellulaire. Les hormones lipophiles, quant à elles, voyagent liées à des protéines et pénètrent la membrane plasmique de la cellule cible, interagissant avec les récepteurs intracellulaires, comme le montre l’image suivante :

Récepteurs dans la cellule

Aujourd’hui, on sait qu’il existe plusieurs types de récepteurs à la surface de la cellule, tels que :

• Récepteurs à sept domaines transmembranaires, où agissent des hormones comme le glucagon, la dopamine, la vasopressine ou l’hormone lutéinisante (LH).
• Récepteurs guanylylcyclase, liés aux peptides natriurétiques sécrétés par le tissu cardiaque.
• Récepteurs du facteur de croissance. Peut-être les plus connus grâce à des peptides comme le facteur de croissance insulino-similaire (IGF) ou ceux médiés par les tyrosines kinases, comme l’insuline.
• Récepteurs de cytokines, qui sont le lieu d’interaction avec des hormones très importantes comme l’érythropoïétine ou l’hormone de croissance.

Indépendamment de leur nature, les hormones peuvent aussi être classées selon le lieu où elles exercent leur action, on trouve :

• Libération autocrine : L’hormone est libérée par la cellule pour agir sur elle-même. 
• Libération paracrine : L’hormone est libérée par la cellule pour agir sur une cellule voisine. 
• Libération endocrine : L’hormone est libérée par la cellule, voyage dans le sang jusqu’à sa cellule cible. 

Mécanisme d’action

Quand le système central détecte une perturbation dans un des systèmes, il envoie un signal à la glande pour qu’elle sécrète une certaine quantité d’hormones. Celles-ci reconnaissent le lieu d’action dans la cellule cible, produisant une réponse compensatoire à la perturbation. Une fois l’équilibre rétabli, la glande reçoit le signal d’arrêter la sécrétion d’hormones, évitant une surcompensation.

Une exposition prolongée aux hormones peut produire l’effet inverse (par une réponse excessive) ou perdre de son efficacité par une résistance (cas de l’insuline). C’est pourquoi notre système central doit réguler précisément les niveaux d’hormones circulantes, ce qu’il fait via des mécanismes de rétrocontrôle.

Dans le graphique ci-dessus, vous pouvez voir tout ce qui a été expliqué avec un exemple concret :

Les capteurs périphériques avertissent le système central que le pH du duodénum est acide. Celui-ci envoie le signal aux cellules S du duodénum pour qu’elles produisent de la sécrétine qui voyage dans le sang jusqu’au pancréas, son organe cible. Le pancréas reçoit le message et augmente la production de bicarbonate comme mécanisme compensatoire. Le résultat est une augmentation du pH, autrement dit, l’homéostasie est maintenue. Cette réponse est détectée par le système central qui empêche la libération de plus de sécrétine.

Rétrocontrôle négatif

En résumé, on peut simplifier le rétrocontrôle négatif par le schéma suivant :

Rétrocontrôle positif

Cependant, parfois la quantité d’hormones sécrétées par la glande n’est pas suffisante pour rétablir l’équilibre du système. Alors, le tissu cible envoie un signal pour maintenir le stimulus sur la glande sécrétrice, augmentant les niveaux circulants de cette hormone. Ce phénomène s’appelle rétrocontrôle positif.

Mécanisme de rétrocontrôle positif. La cellule cible favorise l’amplification du stimulus, augmentant la quantité d’hormones sécrétées

Il faut comprendre que notre organisme ne peut pas avoir une infinité d’outils pour les innombrables fonctions à réguler, donc on trouvera des hormones qui produisent des effets totalement opposés selon le récepteur auquel elles se lient, ou même des cellules de tissus différents qui ont le même récepteur.

Exemple : l’adrénaline

Cette substance produit une vasoconstriction si elle se lie aux récepteurs alpha, ou une vasodilatation si elle se lie aux récepteurs bêta.

D’autre part, l’adrénaline peut se lier au même récepteur dans différents organes pour accomplir des fonctions différentes. Par exemple, elle interagit avec les récepteurs bêta des hépatocytes, facilitant la rupture du glycogène (glycogénolyse), ou avec les récepteurs bêta des adipocytes, facilitant la lipolyse.

Les deux produisent une augmentation des substrats pour produire de l’énergie, mais le premier via l’oxydation du glucose tandis que le second via les acides gras.

Conclusions

En résumé, on voit comment notre organisme est capable de maintenir un état d’équilibre dans tous ses systèmes grâce à la signalisation hormonale et aux mécanismes de rétrocontrôle. Il est essentiel d’apprendre ces concepts de base pour comprendre les sujets suivants, car on verra comment les personnes obèses ont des mécanismes de rétrocontrôle altérés ou présentent une résistance à certaines hormones de la part de notre système central.

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