Système endocrinien

Mécanismes d’action des hormones

Les hormones sont très actives car elles sont capables de modifier le fonctionnement d’un organe même à très faible dose. Leur action est sélective, elles n’agissent pas n’importe où dans le corps. Elles ont des cellules cibles, c’est-à-dire des cellules qui portent des récepteurs complémentaires à l’hormone.

L’action d’une hormone sur sa cellule cible se déroule en trois étapes essentielles :

  1. L’hormone doit être reconnue et liée à un récepteur cellulaire spécifique : comme une clef dans une serrure. (1)

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(1) Exemple : complémentarité de la progestérone avec son récepteur

  1. Elle forme un complexe hormone/récepteur qui entraîne des modifications de conformation du récepteur.

  2. Il y a ensuite transduction du signal qui se manifeste par l’apparition de changements intracellulaires comme une modification de l’activité enzymatique et de l’expression génétique.

Ainsi, l’hormone est le premier messager et sa liaison au récepteur entraine la transduction du signal vers un second messager.

On retrouve ces récepteurs soit à la surface de la cellule, dans sa membrane plasmique, pour les hormones peptidiques, soit à l’intérieur de la cellule, dans le cas des hormones stéroïdiennes. (2)

7(2) Deux types de récepteurs complémentaires

Les récepteurs transmembranaires sont des protéines exprimées en nombre limité qui ont quatre caractéristiques particulières. Ils forment avec l’hormone une liaison stréréospécifique (la conformation moléculaire du récepteur est l’image en miroir de l’hormone). Une liaison de haute affinité qui est saturable (il ya un nombre fixe de récepteurs donc on ne peut pas lier plus d’hormones qu’il y a de récepteurs). Mais une liaison réversible (l’hormone peut quitter le récepteur sans dommage et en conservant son intégrité).

Les récepteurs jouent donc un rôle essentiel, d’une part la transmission de l’information et l’amplification du signal, d’autre part une action de signalisation rapide avec la modification des composants intracellulaires et enfin une action génomique en modulant la synthèse de nouvelles protéines. C’est pourquoi les récepteurs sont au cœur de la régulation.

Ainsi, après la fixation de l’hormone sur son récepteur, c’est ce dernier qui va agir. On va donc distinguer deux modes d’actions, un pour les récepteurs transmembranaires (à la surface des cellules) et un autre pour les récepteurs nucléaires (à l’intérieur des cellules).

  1. Les récepteurs transmembranaires :

Il s’agit d’une protéine qui traverse la membrane plasmique. Elle se couple avec les hormones peptiques. L’hormone vient s’y fixer du côté extérieur et active la protéine qui transmet alors l’information véhiculée par l’hormone à l’intérieur de la cellule. Induisant une réponse immédiate ou presque :

  • Le récepteur appartient à une chaine de molécule dont il est le premier élément. Il traduit le signal du premier messager (l’hormone) en un signal intracellulaire qui induit la production de seconds messagers(3).

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(3) Système de transduction

[C’est un système de transduction qui contient le récepteur, un système protéique de couplage et des protéines effectrices. Ces protéines vont modifier l’activité biologique des cellules cibles par l’intermédiaire de phosphorylation d’autres protéines déjà présentes dans la membrane.]

  1. Les récepteurs intracellulaires :

Les hormones hydrophobes peuvent traverser les membranes plamisque sans avoir besoin de récepteur transmembranaire. En effet, les hormones stéroïdes, liposolubles, se lient à des récepteurs présents dans le cytosol et l’ensemble du complexe ainsi formé récepteur/hormone migre dans le noyau de la cellule cible. Le récepteur intracellulaire se lie à l’ADN, puis agit en régulant et contrôlant la transcription et la traduction. Il y a donc un changement de l’expression des gènes par stimulation ou inhibition de la synthèse d’une protéine. Et ainsi une modification de l’expression des protéines. (4)

10(4) Action d’une hormone stéroïdienne

Les hormones stéroïdes ont un deuxième mode de fonctionnement mais étant moins important et encore mal compris, nous ne le développeront pas.

De la transcription des gènes à la synthèse de protéines :

Quand le récepteur nucléaire est liée à l’ADN, il régule l’expression génétique et donc influence la synthèse d’une protéine. C’est pourquoi nous allons détailler ci-dessous comment le changement de la transcription des gènes conduit  au changement de l’expression des protéines. Et comment ce changement entraine la modification de la cellule en réponse au signal du premier messager, l’hormone :

  1. Le processus commence par une méthylation ou acétylation de l’ADN qui se trouve dans le noyau (ajout d’un groupement -CH3 ou acétyle )

  2. L’ajout de ce groupement rompt la liaison ADN-histone.

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  1. L’ADN se décondense et devient accessible à la Transcription.

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  1. Transcription : mécanisme par lequel le gène sur le brin d’ADN va être utilisé comme matrice  par l’ARN polymérase pour synthétiser de l’ARN messager.

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  1. Une fois l’ARNm synthétisé, des protéines se fixent à ses extrémités pour empêcher qu’il soit dégradé par des enzymes et pour le transporter hors du noyau dans le cytoplasme.

  2. Dans le cytoplasme, les protéines fixées à l’ARNm forment une boucle et la traduction commence.

  3. Traduction : mécanisme par lequel l’ARNm va être lu par des ribosomes pour synthétiser une protéine. Ce mécanisme fonctionne grâce à l’ARNt qui associe à chaque codon de l’ARNm (3 Bases Azotées) un anticodon (Bases Azotées complémentaires) qui correspond à un Acide Aminé selon le code génétique universel. Cet acide aminé (Méthionine, Alanine, …) étant inaccessible, le ribosome intervient pour la libérer.

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  1. Les Acides Aminés sont ajoutés les uns aux autres tout le long de la région codante à traduire.

  2. La protéine est enfin formée : c’est l’enchainement des Acides Aminés.

On peut résumer la synthèse des protéines sur le schéma suivant :

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Ainsi les hormones servent à réguler la synthèse de protéines dans les cellules. Or les protéines dans l’organisme sont fondamentales et abondantes : presque toutes les fonctions vitales sont assurées par des protéines ! On comprend donc pourquoi la communication hormonale est primordiale et peut contrôler et réguler les processus physiologiques et métaboliques de nos cellules, tissus, organes, organisme.

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