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Le corps humain, super holding illustrant à l’envie l’hyper technologie du Vivant, dispose d’un département « Communication » d’une efficacité à faire pâlir de jalousie la plus conquérante des multinationales. Normal : obligé de vivre en constante intimité avec un environnement fluctuant sans répit et noyé sous un déluge ininterrompu de « note de service », l’organisme éprouve la nécessité vitale de procéder en permanence à une gigantesque « concertation interne » pour assurer le fonctionnement harmonieux de tous ses composants, astreint au trois-huit, et pour maintenir, priorités, son équilibre.
Bref, tout communique avec tout dans le corps et la plus infime variation d’un paramètre retentit sur l’ensemble. Qui dit circulation de l’information, en la matière, dit d’abord système nerveux. De fait, quelque 100 000 Kms de câbles ad hoc parcourent un corps adulte.
Avantage n°1 du système : sa rapidité et sa précision. « L’influx nerveux se déplace à la vitesse de plusieurs mètres par seconde et apporte l’information à la cellule près, celle qui a été sélectionnée pour son efficacité dans l’action à mener », assure André Giordan, professeur de didactique et d’épistémologie des sciences à l’université de Genève. « On peut comparer ce mode de communication au téléphone, renchérit Yves de Keyser, directeur de recherche à l’Inserm. Un nerf n’envoie pas son information à l’ensemble du corps, mais le livre directement e rapidement la « missive » dont il est porteur à un petit groupe de cellules cibles ultra spécialisées sur lesquelles il va libérer ses neurotransmetteurs ».
Pas d’adresse précise Mais rien ne valant, efficacité oblige, des systèmes redondants, c'est-à-dire conçus pour se compléter, et non se concurrencer, le corps ne cloisonne pas stérilement ses potentialités et dispose d’un autre dispositif pour faire circuler des messages en continu : le système hormonal. Plus lentes, parce que transmis par le flot sanguin à raison d’un mètre/minute (la « réponse hormonale » est donc, d’une dizaine de secondes), et moins précises, les hormones ressemblent à des cartes postales tridimensionnelles diffusées en plusieurs exemplaires, à cette nuance près qu’aucune ne comporte adresse précise. Seules, par conséquent, les boites aux lettres prévues à cette effet les reçoivent ou, plutôt, les captent. En d’autres termes, les cellules intéressées, équipées des récepteurs adéquats, les récupères, interprètent le message et modifient leurs productions en conséquence. Autre métaphore possible, davantage au goût d’Yves de Keyser : »Lorsqu’une station de radio ou de télévision diffuse en hertzien, toute la population peut la capter, à condition d’être équipé d’un poste récepteur. De la même manière, les « messages hormonaux » circulent dans l’ensemble de l’organisme (quand une glande endocrine libère son hormone, cette dernière va baigner jusqu’au gros orteil, insensible à ce message), de la même façon que, dans votre maison passent toutes les ondes d’une chaîne de radio ou de télé !) et sont donc potentiellement recevable par la totalité des cellules. » Dernier détail : « Dans le sang, la survie des protéines est général courte, de quelques minutes. De la sorte, bien qu’agissant plus longtemps que le système nerveux, le message hormonal reste limité dans le temps ».
Mais qu’est ce que une hormone, physico chimiquement parlant ? Soit une protéine, petite ou grosse (à l’instar de l’hormone adrénocorticotrope ou de l’hormone de croissance), soit un composé chimique de nature lipidique (s’agissant des stéroïdes, du cortisol, de la progestérone …) ou dérivé d’un acide aminé (comme les hormones thyroïdiennes ou l’adrénaline). « Le plus souvent, poursuit Yves de Keyser, une hormone voyage pour ainsi dire « toute seule » dans le sang, librement. Mais il arrive que des hormones non protéiques se déplacent à la façon d’un bagages accompagné, attachée à des « protéines liantes » (afin d’être protégées d’une dégradation rapide), plus ou moins spécifiques. Elles serviraient alors, semble-t-il, à constituer des réserves, en cas de besoins. Mais pour que les cellules les reçoivent comme messages, il faut qu’elles se détachent de leurs « transporteur ».
Dernières arrivées La « tribu hormonale », aujourd’hui composée d’une quinzaine de grandes familles, ne cesse de s’enrichir au fil des ans. Dernières exemples en date, :la découverte, par une équipe de l’Institut Cochin, de l’hepcidine, une hormone au rôle clé dans le métabolisme du fer ; la « naissance », à verser au crédit de l’Inserm, de la leptine, une collègue de nature protéique sécrétée par les adipocytes (les cellules du tissus adipeux, longtemps considérée comme vulgaires « sacs de graisses ») et participant à la régulation de l’appétit ; ainsi que la mise au jour de la ghreline, qui est impliquée dans la régulation de la sécrétion de l’hormone de croissance, la prise alimentaire et le sommeil.
Les hormones sortent d’usines de fabrication très spécialisées : des glandes disséminées dans tout le corps. Sécrétées par des glandes disséminées dans différentes provinces du corps, les hormones, dont les concentrations sont toujours très faibles (de l’ordre de quelques centaines de pico grammes¹ par millilitres de sang), ne sortent toutefois que d’usines de fabrication spécialisées. « La totalité des hormones thyroïdiennes, par exemple, est fabriquée par la thyroïde et uniquement la thyroïde. Tout le cortisol, lui, vient des surrénales. Chez une femme, l’œstrogène et la progestérone viennent des ovaires, et chez les hommes toutes la testostérone des testicules… », explique Yves de Keyzer, avant de souligner derechef la complémentarité des systèmes nerveux et hormonal. C’est que le corps, plutôt que de choisir un seul réseau de communication, joue sur les possibilités de chaque méthode, prend en compte leurs limites et jongles habilement avec les avantages et les inconvénients de chacun. « Que le corps subisse un stress quelconque, explique notre expert, et le système nerveux est le premier à rapporter le changement au centre d’intégration que représente le cerveau. A ce niveau, l’information est prise en compte dans le contexte du moment (ce que l’on pourrait appeler « l’intégration » proprement dite). L’information ainsi modulée est traduite en signal nerveux à destinations d’un centre convertisseur (l’hypothalamus) qui transforme ce signal en message hormonal. Là, commence la cascade/boucle endocrine. En parallèle, le système nerveux réagit par ses « propres voies », permettant une réponse très rapide ».
Les glandes sécrétrices n’exécutent pas leur partition en solo, chacune dans son coin, mais obéissent au ordre d’un pilote. Mais qui tient la baguette, qui dirige l’orchestre endocrinien ? Pour en savoir plus, direction l’hypophyse, une glande de la forme et de la taille d’un pois chiche, enchâssée dans une « grotte » constitué par les os à la base du cerveau qui l’hébergent et la protègent. Pesant entre 0.5 et 1g chez l’adulte, cet organe où s’élaborent des messages conditionnant, entre autres, le comportement sexuel, la croissance et le métabolisme, est relié au plancher du cerveau par une tige, une manière de pétiole par où passent des fibres nerveuses e des capillaires sanguins.
Des liens discrets « Priver un animal d’hypophyse es devenu, au cours du siècle, une expérience classique : l’être vivant cesse de grandir, il ne se reproduit plus, son métabolisme est gravement perturbé … », indique le Pr. Giordan. D’où l’idée, tentante, d’ériger cette banlieue cérébrale en centre de contrôle, en Q.G. du système hormonal. Trop simple… Les physiologistes, dont le français Roger Guillemin, ont fini par comprendre, au terme d’année d’efforts et moyennant l’emploi de cinq tonnes de cerveaux de mouton (un troupeau de 10 000 bêtes « y passa » !), que la « reine des glandes » ne produisait d’hormones que connectée à une structure-charnière profondément enfouie dans le crâne : l’hypothalamus. Ne payant pas de mine, cette « éminence grise » entretient des liaisons discrètes –mais directes- avec de multiples autres lieux stratégiques : le cerveau limbique (le cerveau des émotions et de la mémoire), le système réticulé (une zone capital pour tout ce qui concerne l’éveil), les centres supérieures du cortex… « Les cellules de l’hypothalamus, surtout, sont des neurones, rappelle Yves de Keyzer. Elles vont recevoir, par l’entremise de la communication intracérébrale, l’information captée, décodée, répertoriée et intégrée au niveau du cerveau. Mais à ce stade, l’influx nerveux a pour fonction de fabriquer une hormone, cette dernière ne va pas passer dans le sang « telle que ». Elle va d’abord emprunter les prolongements des neurones (les axones), prolongements qui cheminent en direction de l’hypophyse antérieure et dans laquelle ils se terminent en fines ramifications accolées sur des vaisseaux sanguins ». Une hormone s’élabore ainsi primitivement dans le corps cellulaire des neurones de l’hypothalamus, puis parcourt l’axone vers l’hypophyse qui va lancer la production de cellules glandulaires destinées à tel ou tel organe cible et déversées, en aval, dans le circuit sanguin à l’état de « pré produits », avant d’y subir des transformations destinées à les rendre opérationnelles.
Nul besoin d’être grand clerc pour deviner que les « procédures de montage » du système endocrinien, au cours de la gestation, ne brillent pas leur simplicité et donne encore du fil à retordre aux embryologistes. Lontogenése de la thyroïde, à elle seule, s’avère un « vrai casse-tête, quelque chose de très compliqué » , concède le Dr Eric Jullian, maître de conférences en histologie et cytologie à la faculté de médecine Cochin Port-Royal : « Ce mécanisme est en rapport avec le développement de la cavité buccale et celui des « arcs branchiaux », des éléments issus de la mise en place des aisseaux provenant des aortes primitives, de tissus mésenchymateux et de revêtements à la fois endodermiques et ectodermiques, autant d’éléments embryologiques qui, chez les poissons, participent à la formation de l’appareil respiratoire ». L’ébauche de la future thyroïde (la première glande endocrine à se développer) »apparaît au niveau du plancher du futur larynx (le carrefour aérodigestif), avant qu’un rassemblement de cellules ne descende vers la masse cardiaque, en restant attaché quelque temps à son point de départ par un canal étroit (le « tractus thyréo-glosse », lequel se refermera par la suite), et ne s’implante dans la région cervicale, en avant de la tranchée ». Les parathyroïdes, « des glandes indispensables à la vie, apparaissent au niveau des poches endobranchiales et les amas cellulaires formés migrent en profondeurs, en étroite liaison avec la glande thyroïde ». Les glandes surrénales, pour leur part, « possèdent une origine mésodermique pour leur zone médullaire. Des éléments latéraux du tube nerveux (ce que l’on appelle des « crêtes neurales »), situés sur la face dorsale de l’embryon, s’individualisent et partent coloniser des régions en rapport avec le développement du rein. Mais le pourquoi du comment d’un tel « exode » cellulaire reste assez obscur…
La genèse Et maintenant, place au pancréas, d’origine endodermique. « Lui, se développe à partir de deux « bourgeons pancréatiques » (l’un ventrale, l’autre dorsal) issus du tube digestif primitif, au niveau de la future région duodénal, et dont les mouvements vont aboutir à la mise sur pied d’une glande unique ». Et les gonades ? « Ce que l’on sait, c’est que les glandes génitales se mettent très tôt en place, dès la cinquième semaines. Les « gonocytes primordiaux » (les cellules embryonnaires à l’origine des gamètes, dotés de seulement 23 chromosomes) se dirigent alors vers l’intérieur de l’embryon par se rapprocher des futurs éléments urogénitaux. Et là, en fonction de l’expression des gènes de différenciation masculins ou non, ils donneront soit des testicules, soit des ovaires ». Reste les deux glandes vedettes : l’hypothalamus et l’hypophyse. « Le premier, en tant que structure fonctionnant sur un mode purement nerveux, se développe en étroite association avec le restant du cerveau. Quand à l’hypophyse, son « lignage hybride » provient de la participation de tissu ectodermique issu du toit du « stomodeum » (la bouche primitive) et de tissu nerveux. Elle dérive, durant le développement embryonnaire, d’une excroissance dorsale de la cavité buccale (la « poche de Rathke ») qui part à la rencontre d’une excroissance ventrale du plancher du troisième ventricule du cerveau (« l’infundibulum »). La paroi antérieure de la poche de Rathke donnera l’antéhypophyse, alors que la paroi postérieure, qui restera mince, formera le lobe intermédiaire. Le développement de l’infundibulum donnera la tige hypophysaire et l’hypophyse postérieure (ou neuro-hypophyse) ».
Autant de processus alambiqués que l’on retrouve –modestement, s’entend- dans l’énorme population des invertébrés (les « corpora cardiaca » et autres « corpora allata » des insectes pouvant être comparés, mutatis mutandis, à l’hypothalamus et à l’hypophyse des vertébrés, puisqu’ils orchestrent certaines fonctions : reproduction, mues, excrétion…), « en règle générale, chez les invertébrés, on retrouve la « trame »de certaines hormones présentes dans le corps humains, dit Yves de Keyser. Ces composés ressemblent, pour ainsi dire, à l’archétype de tel ou tel groupe hormonal humain, mais ne présentent pas la diversité chatoyante que nous leur connaissons.
La spécialisation Au fur et à mesure de la complexification des organismes, des hormones qui étaient communes à tous nos ancêtres ont suivi des voies divergentes pour se spécialiser, au gré des contraintes de l’environnement ». De la sorte, « si les hormones exercent globalement des fonctions identiques chez les mammifères, certaines espèces ont choisi d’accorder un rôle majeur à quelques dispositifs remarquables soit par leur « construction anatomique », soit par leurs « abondance ». Ainsi de l’alpha-MSH, confinée depuis des millénaires au second rôle dans le corps humains où les hormones n’influencent guère la pigmentation cutanée, mais tenant le haut de l’affiche chez les amphibiens (crapauds, caméléons…), dans les phénomènes d’homochromie, sous le contrôle, encore et toujours, de l’hypothalamus. Et de conclure : « Une des grandes règles du Vivant, que ce soit à l’échelle de la cellule ou d’un organisme pluridisciplinaire complexe comme le corps humain, est d’utiliser les molécules ou les systèmes pour tout ce qu’ils savent faire. Ainsi, les hormones ont plus d’un rôle et d’un type de cellules cible : elles sont souvent des neuromédiateurs intra cérébraux. A coté de l’exemple des catécholamines (adrénaline/noradrénaline), de nombreuses hormones peptiques ou certains de leurs fragments sont aussi produits localement dans le cerveau et servent à la communication entre neurones, à l’intérieure du système nerveux central. »
« Système endocrinien p100-111
©P.Testard-Vaillant / Science et Vie 226 »
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