Fiche explicative de la leçon: Glande pituitaire Biologie • Troisième année secondaire

Dans cette fiche explicative, nous allons apprendre à décrire la structure et la fonction de l’hypophyse dans l’organisme humain.

L’hypophyse est souvent appelée la « glande maîtresse » du corps humain. Cette glande de la taille d’un petit pois ne pèse qu’environ un demi gramme chez les adultes, mais affecte presque tous les aspects de nos vies : des fonctions vitales comme notre croissance et notre métabolisme, jusqu’à notre système reproductif, et même nos comportements sociaux ou notre empathie ! Essayons de comprendre ce qui rend cette petite glande si spéciale.

L’hypophyse appartient au système endocrinien, une série de glandes dans l’organisme qui sécrètent des messagers chimiques appelés hormones. Les hormones sont produites en réponse à des changements qui se produisent dans l'organisme, par exemple une augmentation du glucose dans le sang après la consommation d'une boisson sucrée, un changement d'environnement comme une baisse de température, ou même une rencontre inattendue avec un grizzly qui vous fait fuir.

Les hormones se déplacent dans tout le corps principalement par la circulation sanguine pour atteindre leurs cellules cibles. Une fois que les hormones ont atteint leur cible, elles changent les fonctions ou l’activité des cellules, de sorte qu’elles s’adaptent aux besoins de l’organisme ou aux changements de l’environnement. Ainsi, les hormones sont des contributeurs importants de l’homéostasie, un équilibre délicat que notre organisme maintient pour que tous les processus biologiques fonctionnent en harmonie.

L'hypophyse sécrète une grande variété d'hormones qui sont libérées directement dans un riche réseau de vaisseaux sanguins à l'intérieur de la glande, comme vous pouvez le voir dans la figure 1. Les cibles des hormones hypophysaires sont très diverses. Elles agissent sur de nombreux tissus et organes du corps (os, muscles, peau et reins) ainsi que sur d’autres glandes endocrines (glande thyroïde, glande surrénale et glandes sexuelles) qui libèrent à leur tour des hormones ciblant d’autres organes. En conséquence, à peu près toutes les cellules corporelles sont régulées directement ou indirectement par l’hypophyse ! Cela explique en partie pourquoi l’hypophyse est souvent considérée comme la « glande maîtresse ».

L’hypophyse est une glande unique divisée en deux principales parties chez l’Homme, mais un troisième lobe intermédiaire existe chez la plupart des autres espèces. Comme vous pouvez le voir sur la figure 1, l’hypophyse est située sous le cerveau, attachée à une région appelée l’hypothalamus par une tige appelée infundibulum. Cette structure relie surtout la partie postérieure de la glande par des vaisseaux sanguins et des fibres nerveuses.

L’une des particularités du lobe postérieur (ou neurohypophyse) est qu’il est très étroitement lié au système nerveux. En fait, le lobe postérieur de l’hypophyse agit comme un lieu de stockage des hormones produites par les neurones spécialisés de l’hypothalamus, comme vous pouvez le voir dans la figure 1.

Le lobe antérieur (ou adénohypophyse) est le plus grand lobe. Il est séparé du lobe postérieur par une région médiane intermédiaire, qui ne représente qu’une mince couche chez l’Homme. Cette région, appelée pars intermedia, varie selon les organismes vivants : elle est absente chez les oiseaux et mal définie chez certains mammifères, mais elle constitue un troisième lobe chez certaines espèces comme les Poissons et les Amphibiens, chez lesquels elle contrôle les changements de couleur de la peau pour le camouflage. Chez l’Homme, cette partie sécrète l’hormone mélanotrope (MSH pour « melanocyte-stimulating hormone » en anglais), qui a des fonctions liées à la faim, au métabolisme et à la coloration de la peau.

Maintenant, regardons plus en détail les fonctions de ces deux parties distinctes de l’hypophyse.

L’hypophyse postérieure sécrète deux types d’hormones dans les vaisseaux sanguins : l’hormone antidiurétique (ADH, également appelée vasopressine) et l’ocytocine. Comme nous l’avons vu dans la figure 1, ces hormones sont synthétisées par différents groupes de neurones dans l’hypothalamus et sont stockées dans l’hypophyse postérieure. Lorsque ces neurones de l’hypothalamus reçoivent l’influx nerveux provenant d’autres régions du cerveau, leurs hormones sont sécrétées dans les vaisseaux sanguins.

L’ADH contrôle la pression artérielle via deux effets principaux. L’ADH est un régulateur majeur des fonctions rénales : il augmente la réabsorption d’eau par le rein, ce qui diminue la quantité d’urine produite (d’où le terme antidiurétique dans le nom de cette hormone, qui signifie « réduire la miction »). De plus, l’autre effet de l’ADH est de stimuler la contraction des muscles dans la paroi des vaisseaux sanguins, ce qui provoque la vasoconstriction (d’où l’autre nom de cette hormone, la vasopressine).

L’ocytocine est libérée pendant l’accouchement pour induire la contraction de l’utérus et pendant l’allaitement pour stimuler la libération de lait par les glandes mammaires. L’ADH et l’ocytocine agissent également sur le cerveau et influencent nos relations sociales telles que l’attachement mère-enfant ou les liens entre un couple amoureux. L’ocytocine est également libérée quand un chien et son propriétaire échangent un regard, ou lorsque deux personnes se blottissent l’une contre l’autre. L’ocytocine est parfois appelée l’« hormone de l’amour » pour cette raison.

Exemple 1: Rappeler la structure dans le corps humain qui produit de l’ADH et de l’ocytocine

L’ADH et l’ocytocine sont libérées par l’hypophyse. Dans quelle structure sont-elles produites ? 

1. la glande surrénale
2. le lobe frontal
3. le cœur
4. l’hypothalamus
5. le pancréas

Réponse

L’hypophyse postérieure est directement connectée à l’hypothalamus par une structure semblable à une tige appelée infundibulum, qui contient les axones nerveux des neurones situés dans l’hypothalamus. Ces nerfs se terminent dans le lobe postérieur de l'hypophyse qui sert de lieu de stockage des hormones qu'ils produisent. La figure ci-dessous illustre en orange et vert la manière dont ces neurones sont organisés, leurs corps cellulaires se trouvant dans l'hypothalamus et leurs terminaisons dans la partie postérieure de l'hypophyse.

L’hypothalamus est un centre de contrôle dans le cerveau qui coordonne le système nerveux et le système endocrinien. Il reçoit des informations des nerfs de l’ensemble du corps et de l’environnement. Il produit une réponse endocrinienne en fonction de ces informations pour adapter l’organisme aux nouveaux besoins ou changements.

Par exemple, si vous faites de l'exercice lors d’une journée chaude sans boire suffisamment d'eau, votre hypothalamus détecte qu'il faut retenir davantage d'eau dans votre corps. En réponse, les neurones hypothalamiques sécrètent l’hormone antidiurétique (ADH, également appelée vasopressine) du lobe postérieur de l’hypophyse dans la circulation sanguine. L’ADH atteint les cellules du rein pour les inciter à réabsorber l’eau et réduire le volume d’urine.

L’ocytocine est une autre hormone libérée par l’hypothalamus. Par exemple, lorsqu’un bébé tète le mamelon du sein de sa mère, des impulsions sensorielles transmettent les informations du mamelon au cerveau. L’information arrive aux neurones hypothalamiques, qui répondent en libérant de l’ocytocine dans le sang. L’ocytocine stimule ensuite les glandes mammaires à libérer du lait.

Par conséquent, la réponse devrait être D, l’hypothalamus.

Contrairement à l'hypophyse postérieure qui sert de lieu de stockage des hormones produites dans l'hypothalamus, l'hypophyse antérieure est le lieu de production d'un certain nombre d'hormones antéhypophysaires. L’hypothalamus régule l’hypophyse antérieure en sécrétant des hormones appelées « libérines », qui ciblent les cellules de l’hypophyse. Les hormones qui affectent l’activité des autres glandes endocrines sont appelées hormones trophiques. Comme nous le verrons dans la suite de cette fiche explicative, l’hypophyse sécrète de nombreuses hormones trophiques.

Quelles sont les hormones sécrétées par l’hypophyse antérieure ? Revoyons les fonctions de certaines d’entre elles à l’aide de la figure 2.

L’hormone de croissance (GH de l’anglais « growth hormone ») stimule la croissance de nos os et de nos muscles et a divers effets et fonctions dans l’organisme. Pendant l’enfance, une surproduction anormale de GH peut provoquer le gigantisme (la personne devient anormalement grande), tandis qu’une production insuffisante de GH peut entraîner une croissance limitée, une maladie aussi appelée nanisme. De nos jours, les problèmes de croissance liés à des déficits en hormones de croissance peuvent être traités par des injections d’hormones de croissance.

À l’âge adulte, le rôle principal de la GH est de réguler le métabolisme. En d’autres termes, la GH régule la façon dont notre nourriture est convertie en énergie, os, graisse et muscles. En particulier, la GH stimule la synthèse des protéines dans les muscles, qui est une fonction anabolique de la GH. Étant donné que la GH aide à la croissance des muscles, la GH synthétique est répertoriée comme une substance dopante, un supplément qui améliore la performance athlétique et qui est donc interdite dans les compétitions sportives. Chez les adultes qui souffrent d’une maladie rare appelée acromégalie, un excès de GH provoque une croissance anormale des os qui agrandit les mains et les pieds et épaissit les traits du visage (la peau et les tissus mous de la langue, du nez et des lèvres). Elle rend la voix plus grave en élargissant les cordes vocales et les sinus. Elle provoque également des problèmes cardiaques et visuels.

L’hormone de stimulation de la thyroïde (TSH de l’anglais « thyroid-stimulating hormone », également appelée thyrotropine ou thyréostimuline) stimule la thyroïde, une glande endocrine située à l’avant du cou. La TSH a un effet trophique sur la thyroïde, qui est activée pour produire une variété d’hormones qui régulent diverses fonctions dans notre organisme : l’équilibre énergétique, la pression sanguine, le tonus musculaire, la synthèse des protéines, ainsi que la croissance et le développement pendant l’enfance. La thyroïde est donc une glande importante pour notre croissance et notre bien-être général. Les déséquilibres de nos fonctions thyroïdiennes peuvent avoir de nombreuses conséquences sur notre santé.

L’hormone adrénocorticotrophine (ACTH de l’anglais « adrenocorticotropic hormone ») est généralement libérée par l’hypophyse antérieure en réponse à diverses sources de stress physique ou psychologique. L’ACTH est aussi une hormone trophique car sa cible est une autre glande endocrine : les glandes surrénales situées au sommet de chaque rein. L’ACTH cible spécifiquement le cortex surrénal, qui est la couche externe de la glande surrénale (cortex signifie « écorce » en latin). Lorsque ce cortex est stimulé par l’ACTH, il produit une hormone appelée cortisol, qui déclenche diverses réponses modifiant notre métabolisme et nos réponses immunitaires.

Chez les hommes et les femmes, les gonadotrophines (Gn) comprennent deux types d’hormones (la FSH et la LH) sécrétées par l’hypophyse antérieure pour réguler l’activité des glandes sexuelles, soit les gonades. Chez la femme, les gonadotrophines ciblent les ovaires, tandis que chez l’homme, les gonadotrophines ciblent les testicules. Les gonades produisent non seulement des gamètes, mais libèrent également des hormones sexuelles. Comme indiqué par leur nom, les gonadotrophines ont un effet trophique sur les gonades en les stimulant à sécréter des hormones.

Chez l’homme et la femme, la FSH et la LH sont essentielles au développement des organes sexuels pendant la puberté et au fonctionnement des systèmes de reproduction. Chez l’homme, l’un des divers rôles de l’hormone lutéinisante (LH) est d’améliorer la production de testostérone en stimulant le développement du tissu interstitiel des testicules. L’une des fonctions principales de l’hormone folliculo-stimulante (FSH) est de stimuler la maturation des spermatozoïdes dans les testicules. Chez la femme, la FSH joue un rôle important dans la maturation des ovules. Au cours de chaque cycle menstruel, la FSH participe à la maturation d’un follicule ovarien qui évolue dans le follicule de De Graaf. La LH stimule la production d’œstrogène et de progestérone, en activant la formation du corps jaune après l’ovulation. En conséquence, les perturbations dans la libération de LH et de FSH peuvent contribuer à l’infertilité chez l’homme et la femme.

Toutes les hormones que nous avons examinées jusqu’à présent ont des effets trophiques. Les exemples suivants ont des effets non trophiques, ce qui signifie qu’ils stimulent des tissus qui ne sont pas des glandes endocrines. La prolactine cible les cellules de la glande mammaire dans les seins pour stimuler la production de lait chez les femmes pendant l’allaitement. Les -endorphines sont généralement libérées par l’hypophyse antérieure en réponse à la douleur et agissent sur le système nerveux pour atténuer les signaux de la douleur. On les surnomme les hormones du « bien-être » car elles donnent une sensation d’euphorie, par exemple après avoir fait de l’exercice, écouté de la musique ou mangé du chocolat.

Le tableau 1 résume les hormones de l’hypophyse que nous avons apprises dans cette fiche explicative.

Pour terminer, récapitulons certains des points clés que nous avons abordés dans cette fiche explicative.