Hypothalamus

Libération d’hormonesEdit

Glandes endocrines de la tête et du cou humains et leurs hormones

L’hypothalamus a une fonction neuroendocrine centrale, plus particulièrement par son contrôle de l’hypophyse antérieure, qui à son tour régule diverses glandes et organes endocrines. Les hormones de libération (également appelées facteurs de libération) sont produites dans les noyaux hypothalamiques puis transportées le long des axones vers l’éminence médiane ou l’hypophyse postérieure, où elles sont stockées et libérées selon les besoins.

Hypophyse antérieure

Dans l’axe hypothalamo-adénohypophysaire, les hormones de libération, également appelées hormones hypophysiotropes ou hypothalamiques, sont libérées de l’éminence médiane, un prolongement de l’hypothalamus, dans le système porte hypophysaire, qui les transporte vers l’hypophyse antérieure où elles exercent leurs fonctions régulatrices sur la sécrétion des hormones adénohypophysaires. Ces hormones hypophysiotropes sont stimulées par des cellules neurosécrétoires parvocellulaires situées dans la zone périventriculaire de l’hypothalamus. Après leur libération dans les capillaires du troisième ventricule, les hormones hypophysiotropes voyagent à travers ce qu’on appelle la circulation porte hypothalamohypophysaire. Une fois arrivées à destination dans l’antéhypophyse, ces hormones se lient à des récepteurs spécifiques situés à la surface des cellules hypophysaires. Selon les cellules qui sont activées par cette liaison, l’hypophyse va commencer à sécréter ou arrêter de sécréter des hormones dans le reste de la circulation sanguine.

Les autres hormones sécrétées par l’éminence médiane comprennent la vasopressine, l’ocytocine, et la neurotensine.

Hypophyse postérieure

Dans l’axe hypothalamo-neurohypophysaire, les hormones neurohypophysaires sont libérées par l’hypophyse postérieure, qui est en fait un prolongement de l’hypothalamus, dans la circulation.

On sait également que les hormones de l’axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien (HPA) sont liées à certaines maladies de la peau et à son homéostasie. Il existe des preuves reliant l’hyperactivité des hormones HPA aux maladies de la peau liées au stress et aux tumeurs cutanées.

StimulationEdit

L’hypothalamus coordonne de nombreux rythmes circadiens hormonaux et comportementaux, des schémas complexes de sorties neuroendocrines, des mécanismes homéostatiques complexes et des comportements importants. L’hypothalamus doit donc répondre à de nombreux signaux différents, dont certains sont générés de l’extérieur et d’autres de l’intérieur. La signalisation par ondes delta provenant soit du thalamus, soit du cortex, influence la sécrétion d’hormones de libération ; la GHRH et la prolactine sont stimulées tandis que la TRH est inhibée.

L’hypothalamus est sensible à :

• La lumière : longueur du jour et photopériode pour la régulation des rythmes circadiens et saisonniers
• Stimuli olfactifs, y compris les phéromones
• Stéroïdes, y compris les stéroïdes gonadiques et les corticostéroïdes
• Informations transmises par voie nerveuse provenant notamment du cœur, du système nerveux entérique (du tractus gastro-intestinal) et de l’appareil reproducteur.
• Entrées autonomes
• Stimuli transmis par le sang, notamment la leptine, la ghréline, l’angiotensine, l’insuline, les hormones hypophysaires, les cytokines, les concentrations plasmatiques de glucose et d’osmolarité, etc.
• Stress
• Invasion de micro-organismes par l’augmentation de la température corporelle, réinitialisation du thermostat du corps vers le haut.

Stimuli olfactifsModifié

Les stimuli olfactifs sont importants pour la reproduction sexuelle et la fonction neuroendocrinienne chez de nombreuses espèces. Par exemple, si une souris enceinte est exposée à l’urine d’un mâle  » étrange  » pendant une période critique après le coït, alors la grossesse échoue (effet Bruce). Ainsi, pendant le coït, la souris femelle acquiert une « mémoire olfactive » précise de son partenaire qui persiste pendant plusieurs jours. Les indices phéromonaux aident à la synchronisation de l’œstrus chez de nombreuses espèces ; chez la femme, la synchronisation des menstruations peut également découler d’indices phéromonaux, bien que le rôle des phéromones chez l’homme soit contesté.

Stimuli véhiculés par le sangModification

Les hormones peptidiques ont des influences importantes sur l’hypothalamus, et pour ce faire, elles doivent traverser la barrière hémato-encéphalique. L’hypothalamus est délimité en partie par des régions cérébrales spécialisées qui ne disposent pas d’une barrière hémato-encéphalique efficace ; l’endothélium capillaire de ces sites est fenestré pour permettre le libre passage de protéines et autres molécules, même de grande taille. Certains de ces sites sont les sites de neurosécrétion – la neurohypophyse et l’éminence médiane. Cependant, d’autres sont des sites où le cerveau échantillonne la composition du sang. Deux de ces sites, le SFO (subfornical organ) et l’OVLT (organum vasculosum of the lamina terminalis) sont des organes dits circumventriculaires, où les neurones sont en contact intime avec le sang et le LCR. Ces structures sont densément vascularisées et contiennent des neurones osmoceptifs et réceptifs au sodium qui contrôlent la consommation d’alcool, la libération de vasopressine, l’excrétion de sodium et l’appétit pour le sodium. Elles contiennent également des neurones dotés de récepteurs pour l’angiotensine, le facteur natriurétique auriculaire, l’endothéline et la relaxine, chacun de ces récepteurs jouant un rôle important dans la régulation de l’équilibre hydrique et électrolytique. Les neurones des OVLT et SFO se projettent vers le noyau supraoptique et le noyau paraventriculaire, ainsi que vers les zones hypothalamiques préoptiques. Les organes circumventriculaires peuvent également être le site d’action des interleukines pour susciter à la fois la fièvre et la sécrétion d’ACTH, via des effets sur les neurones paraventriculaires.

Il n’est pas clair comment tous les peptides qui influencent l’activité hypothalamique obtiennent l’accès nécessaire. Dans le cas de la prolactine et de la leptine, il existe des preuves d’une absorption active au niveau des plexus choroïdes, du sang vers le liquide céphalo-rachidien (LCR). Certaines hormones hypophysaires ont une influence de rétroaction négative sur la sécrétion hypothalamique ; par exemple, l’hormone de croissance rétroagit sur l’hypothalamus, mais la façon dont elle pénètre dans le cerveau n’est pas claire. Il existe également des preuves de l’action centrale de la prolactine.

Des études ont suggéré que l’hormone thyroïdienne (T4) est absorbée par les cellules gliales hypothalamiques dans le noyau infundibulaire/éminence médiane, et qu’elle est ici convertie en T3 par la déiodinase de type 2 (D2). Ensuite, la T3 est transportée dans les neurones producteurs de l’hormone de libération de la thyrotropine (TRH) dans le noyau paraventriculaire. Des récepteurs de l’hormone thyroïdienne ont été trouvés dans ces neurones, ce qui indique qu’ils sont effectivement sensibles aux stimuli de la T3. En outre, ces neurones exprimaient MCT8, un transporteur d’hormones thyroïdiennes, ce qui étaye la théorie selon laquelle la T3 est transportée dans ces neurones. La T3 pourrait alors se lier au récepteur des hormones thyroïdiennes dans ces neurones et affecter la production de l’hormone de libération de la thyrotropine, régulant ainsi la production des hormones thyroïdiennes.

L’hypothalamus fonctionne comme une sorte de thermostat pour le corps. Il fixe une température corporelle désirée et stimule soit la production et la rétention de chaleur pour élever la température du sang à un niveau plus élevé, soit la transpiration et la vasodilatation pour refroidir le sang à une température plus basse. Toutes les fièvres résultent d’un réglage élevé de l’hypothalamus ; les températures corporelles élevées dues à toute autre cause sont classées comme hyperthermie. Dans de rares cas, une lésion directe de l’hypothalamus, par exemple à la suite d’un accident vasculaire cérébral, peut provoquer une fièvre ; on parle alors de fièvre hypothalamique. Cependant, il est plus fréquent que de telles lésions provoquent des températures corporelles anormalement basses.

StéroïdesModification

L’hypothalamus contient des neurones qui réagissent fortement aux stéroïdes et aux glucocorticoïdes – (les hormones stéroïdes de la glande surrénale, libérées en réponse à l’ACTH). Il contient également des neurones spécialisés sensibles au glucose (dans le noyau arqué et l’hypothalamus ventromédial), qui sont importants pour l’appétit. La zone préoptique contient des neurones thermosensibles ; ceux-ci sont importants pour la sécrétion de TRH.

NeuralEdit

La sécrétion d’oxytocine en réponse à la tétée ou à la stimulation vagino-cervicale est médiée par certaines de ces voies ; la sécrétion de vasopressine en réponse aux stimuli cardiovasculaires provenant des chimiorécepteurs du corps carotidien et de la crosse aortique, et des récepteurs de volume auriculaire à basse pression, est médiée par d’autres. Chez le rat, la stimulation du vagin provoque également la sécrétion de prolactine, ce qui entraîne une pseudo-grossesse après un accouplement infertile. Chez la lapine, le coït provoque une ovulation réflexe. Chez la brebis, la stimulation du col de l’utérus en présence de niveaux élevés d’œstrogènes peut induire un comportement maternel chez une brebis vierge. Ces effets sont tous médiés par l’hypothalamus, et l’information est transportée principalement par les voies spinales qui relaient dans le tronc cérébral. La stimulation des mamelons stimule la libération d’ocytocine et de prolactine et supprime la libération de LH et de FSH.

Les stimuli cardiovasculaires sont véhiculés par le nerf vague. Le nerf vague transmet également une variété d’informations viscérales, y compris, par exemple, les signaux provenant de la distension ou de la vidange gastrique, pour supprimer ou favoriser l’alimentation, en signalant la libération de leptine ou de gastrine, respectivement. Là encore, ces informations parviennent à l’hypothalamus par l’intermédiaire de relais dans le tronc cérébral.

En outre, la fonction hypothalamique est sensible aux niveaux des trois neurotransmetteurs monoamines classiques, la noradrénaline, la dopamine et la sérotonine (5-hydroxytryptamine), dans les voies dont elle reçoit l’innervation, et est régulée par ces niveaux. Par exemple, les entrées noradrénergiques provenant du locus coeruleus ont des effets régulateurs importants sur les niveaux de l’hormone de libération de la corticotrophine (CRH).

Contrôle de la prise alimentaireModifié

La partie extrême latérale du noyau ventromédial de l’hypothalamus est responsable du contrôle de la prise alimentaire. La stimulation de cette zone entraîne une augmentation de la prise alimentaire. Une lésion bilatérale de cette zone entraîne un arrêt complet de la prise alimentaire. Les parties médianes du noyau ont un effet de contrôle sur la partie latérale. Une lésion bilatérale de la partie médiane du noyau ventromédian provoque une hyperphagie et une obésité chez l’animal. Une lésion supplémentaire de la partie latérale du noyau ventromédial chez le même animal produit un arrêt complet de la prise alimentaire.

Il existe différentes hypothèses liées à cette régulation :

1. Hypothèse lipostatique : Selon cette hypothèse, le tissu adipeux produit un signal humoral proportionnel à la quantité de graisse et agit sur l’hypothalamus pour diminuer la prise alimentaire et augmenter la dépense énergétique. Il a été mis en évidence qu’une hormone, la leptine, agit sur l’hypothalamus pour diminuer la prise alimentaire et augmenter la sortie d’énergie.
2. Hypothèse des gutpeptides : les hormones gastro-intestinales comme la Grp, les glucagons, la CCK et autres prétendent inhiber la prise alimentaire. La nourriture qui entre dans le tractus gastro-intestinal déclenche la libération de ces hormones, qui agissent sur le cerveau pour produire la satiété. Le cerveau contient des récepteurs CCK-A et CCK-B.
3. Hypothèse glucostatique : L’activité du centre de la satiété dans les noyaux ventromédians est probablement régie par l’utilisation du glucose dans les neurones. Il a été postulé que lorsque leur utilisation du glucose est faible et par conséquent lorsque la différence de glucose sanguin artério-veineux à travers eux est faible, l’activité à travers les neurones diminue. Dans ces conditions, l’activité du centre d’alimentation est incontrôlée et l’individu ressent la faim. La prise alimentaire est rapidement augmentée par l’administration intraventriculaire de 2-désoxyglucose diminuant donc l’utilisation du glucose dans les cellules.
4. Hypothèse hermostatique : Selon cette hypothèse, une diminution de la température corporelle en dessous d’un point de consigne donné stimule l’appétit, alors qu’une augmentation au-dessus du point de consigne inhibe l’appétit.

Traitement de la peurModifier

La zone médiane de l’hypothalamus fait partie d’un circuit qui contrôle les comportements motivés, comme les comportements défensifs. Des analyses de marquage Fos ont montré qu’une série de noyaux dans la « colonne de contrôle comportemental » est importante pour réguler l’expression des comportements défensifs innés et conditionnés.

Comportement défensif anti-prédateur

L’exposition à un prédateur (comme un chat) suscite des comportements défensifs chez les rongeurs de laboratoire, même lorsque l’animal n’a jamais été exposé à un chat. Dans l’hypothalamus, cette exposition provoque une augmentation des cellules marquées par Fos dans le noyau hypothalamique antérieur, la partie dorsomédiale du noyau ventromédial, et dans la partie ventrolatérale du noyau prémammillaire (PMDvl). Le noyau prémammillaire joue un rôle important dans l’expression des comportements défensifs envers un prédateur, puisque les lésions de ce noyau abolissent les comportements défensifs, comme le gel et la fuite. Le PMD ne module pas le comportement défensif dans d’autres situations, puisque les lésions de ce noyau ont des effets minimes sur les scores de congélation post-choc. Le PMD a des connexions importantes avec le gris périaqueducal dorsal, une structure importante dans l’expression de la peur. En outre, les animaux présentent des comportements d’évaluation des risques pour l’environnement précédemment associé au chat. L’analyse des cellules marquées au Fos a montré que le PMDvl est la structure la plus activée dans l’hypothalamus, et l’inactivation par le muscimol avant l’exposition au contexte abolit le comportement défensif. Par conséquent, l’hypothalamus, principalement le PMDvl, a un rôle important dans l’expression des comportements défensifs innés et conditionnés face à un prédateur.

Défaite sociale

De même, l’hypothalamus a un rôle dans la défaite sociale : Les noyaux de la zone médiane sont également mobilisés lors d’une rencontre avec un congénère agressif. L’animal vaincu présente une augmentation des niveaux de Fos dans les structures sexuellement dimorphiques, telles que le noyau préoptique médian, la partie ventrolatérale du noyau ventromédian, et le noyau prémammilaire ventral. Ces structures sont importantes dans d’autres comportements sociaux, tels que les comportements sexuels et agressifs. Par ailleurs, le noyau prémammillaire est également mobilisé, la partie dorsomédiale mais pas la partie ventrolatérale. Les lésions de ce noyau abolissent les comportements défensifs passifs, comme le gel et la posture  » sur le dos « .