Les glandes endocrines (cours 4)


6. Cellules et glandes du métabolisme phosphocalcique

Les glandes impliquées dans la régulation du métabolisme phosphocalcique sont l'ensemble des cellules claires ou parafolliculaires de la thyroïde, et les parathyroïdes.

6.1. Cellules claires de la thyroïde

Les cellules C ou claires ou parafolliculaires sont volumineuses, leur cytoplasme est plus clair que celui des cellules folliculaires, d'où leur nom. Leur noyau est pâle et ovoïde. Elles sont enchâssées dans l'épithélium folliculaire, mais ne viennent jamais en contact avec le colloïde. Elles peuvent aussi former des amas dans le chorion.

Dans une coupe semi-fine, on les reconnaît aisément. En voici quelques-unes indiquées par des flèches.

Dans les préparations histologiques habituelles, les cellules C sont difficilement reconnaissables. Ici, chez ce jeune chien, elles sont plus volumineuses et leur cytoplasme n'est pas coloré. Une d'entre elles est indiquée par une flèche.

Les grains de sécrétion sont petits et distribués dans tout le cytoplasme. Ils sont ronds ou ovoïdes, et leur matrice est dense.

Comme nous l'avons déjà mentionné, les cellules C dérivent des crêtes neurales rhombencéphaliques et migrent avec les corps ultimobranchiaux avant de coloniser la thyroïde. Leur origine embryonnaire et leurs propriétés histochimiques les classent dans les cellules du système APUD. Leurs grains contiennent surtout de la calcitonine, peptide de 32 acides aminés, mais aussi de la sérotonine et de la somatostatine. Le rôle de la calcitonine est de diminuer la calcémie en stimulant les ostéoblastes, et donc l'ostéosynthèse, et en favorisant l'excrétion rénale des ions calcium et phosphates. L'action de la calcitonine sur l'absorption intestinale du calcium ionisé est complexe et mal connue.

6.2. Parathyroïdes

Les parathyroïdes, chez l'homme, sont habituellement au nombre de quatre. Leur taille normale varie entre 3 et 8 mm en longueur, entre 2 et 5 mm en largeur et entre 0,5 et 2 mm en épaisseur. Le poids total du parenchyme parathyroïdien est inférieur à 1 g. Elles sont situées dans la capsule de la thyroïde ou en sont séparées par du tissu conjonctif lâche. Sur ce schéma, cette localisation normale a été représentée en traits pleins. Les localisations ectopiques, dues à un trouble de leur migration embryonnaire, ont été représentées en pointillé. En outre, des variations de taille et de nombre sont fréquentes.

La parathyroïde est limitée par une capsule conjonctive. Chez le jeune individu, son parenchyme est composé d'un type unique de petites cellules disposées en cordons anastomosés, entre lesquels se trouvent des vaisseaux et quelques adipocytes. Les cellules glandulaires, dites cellules principales, ont un cytoplasme clair ou granulaire.

Chez l'adulte, la glande est fort différente, parce qu'elle a subi une involution adipeuse. Le parenchyme est réduit et le volume du tissu adipeux peut atteindre 60 à 70% de l'organe. Outre les cellules principales, un autre type cellulaire se développe dès la puberté: les cellules oxyphiles; elles sont plus volumineuses et leur cytoplasme est éosinophile.

Voici, à fort grossissement la différence entre les cellules principales et une cellule oxyphile indiquée par une flèche, dans une coupe de parathyroïde humaine colorée à l'hémalun-éosine-safran. La cellule principale est petite, de 4 à 8 µm de diamètre; son noyau est rond. Son cytoplasme est clair, il peut même paraître vacuolaire à cause des larges plages de glycogène qu'il contient parfois et qui ont été extraites au cours de la préparation. Elle sécrète la parathormone.

La cellule oxyphile est plus volumineuse, de 8 à 10 µm de diamètre, son noyau est petit, dense et central, parfois en voie de pycnose. Le cytoplasme est acidophile et granulaire, à cause de ses très nombreuses mitochondries. Le rôle de ces cellules n'est pas connu. Pour certains, elles seraient en voie de dégénérescence; cependant, leur très grand nombre dans l'adénome parathyroïdien suggère qu'elles ont un rôle dans la synthèse de la parathormone ou dans la régulation de sa sécrétion.

Le cycle de sécrétion dans la cellule principale est bien particulier. Lorsque la cellule est au repos, son cytoplasme est clair et contient de larges plages de glycogène, très peu de réticulum endoplasmique rugueux et un appareil de Golgi fortement réduit. Lorsque la cellule est en phase sécrétoire, son cytoplasme est plus foncé, le glycogène ayant disparu, puis le réticulum et l'appareil de Golgi se développant progressivement. Enfin, des vésicules de condensation et des grains immatures, au contenu peu dense, se forment dans le cytoplasme.

Voici les cellules principales à des stades différents de leur activité. Les unes sont au repos et leur cytoplasme semble pratiquement vide. D'autres, indiquées par des flèches, sont en phase sécrétoire et leur cytoplasme est plus développé et granulaire.

Au début de la phase sécrétoire, le réticulum endoplasmique rugueux est développé et prend fréquemment un aspect spiralé, l'appareil de Golgi est composé de nombreux saccules dont certains contiennent un matériel granulaire qui est le précurseur des hormones. Des vésicules de condensation, reconnaissables à leur grande taille et à leur contenu modérément dense, sont également visibles et indiquées par des flèches.

Les parathyroïdes dérivent de l'endoderme des troisièmes et quatrièmes fentes branchiales. Elles sécrètent la parathormone, peptide de 84 acides aminés dont les 34 premiers possèdent une activité biologique comparable à la molécule entière. Son action est hypercalcémiante.

Ce schéma résume les rôles respectifs de la calcitonine (flèches rouges) et de la parathormone (flèches bleues) dans le métabolisme phosphocalcique.

La concentration du calcium, et en particulier celle du calcium ionisé, dans le milieu extracellulaire ne peut varier que dans des limites très étroites. Plusieurs contrôles concourent à l'y maintenir.

L'absorption du calcium au niveau du tube digestif augmente sous l'influence de la parathormone, dont l'activité dépend en partie de la vitamine D. Le squelette représente une réserve énorme de calcium, qui y est essentiellement sous forme de phosphates. Selon les besoins, les os incorporent du calcium sous l'effet de la calcitonine qui stimule les ostéoblastes et donc l'ostéogenèse. Le squelette en libère sous l'effet de la parathormone qui stimule l'activité des ostéoclastes et augmente leur nombre. Les deux hormones, enfin, agissent sur les reins qui participent à la régulation de la calcémie. La calcitonine augmente la perte urinaire en ions calcium et phosphates tandis que la parathormone favorise la réabsorption tubulaire du calcium ionisé.

7. L'épiphyse

7.1. Localisation

Chez l'homme, l'épiphyse ou glande pinéale est un petit organe conique, de 7 à 10 mm de haut et pesant 100 à 200 mg. Elle est située dans le toit du troisième ventricule, sous la portion postérieure du corps calleux et dans la gouttière formée par les tubercules quadrijumeaux antérieurs.

Chez le rat, le corps calleux et les hémisphères cérébraux sont moins développés, l'épiphyse est donc située immédiatement en arrière du lobe occipital et en avant du cervelet. A ce faible grossissement, l'épiphyse a l'aspect d'une masse cellulaire compacte, enveloppée d'une fine capsule contenant des vaisseaux.

7.2. Microanatomie

Cette capsule est fibreuse, elle provient d'un épaississement de la pie-mère. Des septa s'en détachent et dissocient le parenchyme glandulaire; ils contiennent des fibres nerveuses et des vaisseaux. La base de l'épiphyse est dirigée vers le troisième ventricule.

Pour comprendre la structure et la fonction des cellules de la glande pinéale, il est nécessaire de revoir rapidement l'histologie et la fonction de cet organe chez des animaux inférieurs. Chez le lézard, l'épiphyse a la forme d'un sac et est reliée par un nerf à un oeil rudimentaire et médian qui possède un segment antérieur, translucide et un segment postérieur, photorécepteur. Les informations lumineuses recueillies par cet organe médian sont transmises à l'épiphyse par le nerf pinéal.

7.3. Ultrastructure du pinéalocyte

Chez la grenouille, l'épiphyse a toujours la forme d'un sac. Sa paroi comprend des cellules de soutien, des cellules ganglionnaires, dont le rôle n'est pas connu, et des pinéalocytes, analogues aux cellules photosensibles de l'organe médian des lézards. Les pinéalocytes ont un corps cellulaire globuleux et deux prolongements: l'un, photosensible, est l'équivalent du bâtonnet de la rétine. Son ultrastructure complexe n'a pas été représentée sur cette image. Sa portion proximale est remplie de petites vésicules et de mitochondries et sa portion distale est constituée de très nombreux replis de la membrane plasmique se disposant comme les dents d'un peigne. L'autre prolongement est l'équivalent de l'axone d'une cellule rétinienne, mais, au lieu de faire synapse avec une autre cellule nerveuse, il se termine par une dilatation ampullaire à proximité de petits capillaires fenestrés. Comme les neurites des cellules nerveuses, les prolongements des pinéalocytes contiennent de très nombreux microtubules.

Les pinéalocytes des mammifères dérivent directement des cellules photoréceptrices des animaux inférieurs. Ils possèdent également deux prolongements. Celui qui correspond au prolongement photosensible est devenu atrophique et ne contient que des petites vésicules et de nombreuses mitochondries. Par contre l'autre prolongement s'est développé et est devenu neurosécréteur: son extrémité distale est remplie de vésicules ou de grains de sécrétion. Il contient parfois des gouttelettes lipidiques.

Le corps cellulaire est globuleux, le noyau est échancré et le cytoplasme abondant contient tous les organites nécessaires à une synthèse hormonale de type protéique. On y trouve en outre la bandelette synaptique qui n'existe que dans un seul autre type cellulaire: le bâtonnet de la rétine. Elle est composée d'une association de microtubules entourés de petites vésicules. Des fibres nerveuses nues, originaires du système sympathique cervical courent le long des pinéalocytes. Enfin, des cellules allongées, dites de soutien, sont accolées au corps et aux prolongements des pinéalocytes.

Voici une épiphyse de rat en coupe semi-fine. L'animal a été perfusé pour mieux séparer les différents constituants glandulaires. Les pinéalocytes ont un volumineux noyau pâle. Leur cytoplasme contient des gouttelettes lipidiques colorées en vert. Les cellules s'associent en îlots séparés par des septa contenant quelques cellules de soutien, des fibroblastes et des capillaires. Au sein de ces îlots se trouvent de petits espaces intercellulaires qui ne contiennent pas de vaisseaux mais parfois des prolongements de pinéalocytes (flèche).

Le prolongement non sécréteur du pinéalocyte contient des mitochondries allongées et tassées les unes contre les autres, quelques vésicules et de nombreux microtubules.

La terminaison sécrétrice d'un pinéalocyte est ici accolée à une autre cellule et contient de nombreux grains denses, des mitochondries et quelques gouttelettes lipidiques.

Voici une cellule de soutien; elle est grêle et son noyau est ovoïde. Le cytoplasme émet de fins prolongements qui longent les cellules.

L'épiphyse humaine contient aussi des psammomes, masses arrondies ou polycycliques calcifiées qui, colorées à l'hémalun-éosine-safran, ont une couleur rouge pourpre. Ces calcifications apparaissent à la puberté; leur nombre et leur taille augmentent avec l'âge. Leur origine et leur rôle sont inconnus. Encore récemment, on utilisait ces calcifications comme repères en radiologie: leur déplacement latéral, visible sur une radiographie de face, est le signe d'un processus expansif localisé du côté opposé au déplacement.

7.4. Fonction.

L'épiphyse sécrète une hormone aminée, la mélatonine ou 5-méthoxy-N-acétyl-sérotonine, synthétisée à partir de la sérotonine. Son effet sur la régulation du développement et du fonctionnement des gonades est le mieux connu. La mélatonine induit une régression de celles-ci, en inhibant la sécrétion de la LH et de la FSH et en réduisant la sécrétion de la prolactine. La mélatonine a aussi un effet anti-MSH évident sur la peau des batraciens, ce qui explique son nom. Elle intervient également dans la mue de nombreux animaux.

L'épiphyse sécrète aussi d'autres substances aminées et de petites protéines dont les fonctions sont mal connues: elles interviendraient, entre autre, dans la régulation de la motricité et du sommeil.

L'aspect le plus remarquable de la physiologie épiphysaire est le rythme de sa sécrétion et la régulation de ce rythme par la lumière. La sécrétion de la mélatonine est stimulée par le système orthosympathique à partir d'une "horloge biologique interne" située dans l'hypothalamus. Cette horloge transmet ses stimuli à l'épiphyse via le mésencéphale, la corne intermédio-latérale de la moelle cervicale, le ganglion cervical supérieur et un nerf.

La lumière est perçue chez les lézards par l'oeil rudimentaire médian et les stimuli qu'elle provoque aboutissent directement par le nerf pinéal à l'épiphyse, siège de l'"horloge biologique".

Chez les mammifères, la lumière est perçue par les yeux et les stimuli qu'elle provoque aboutissent à l'hypothalamus et bloquent l'effet stimulant de l'"horloge biologique".

L'horloge biologique interne modulée par la lumière règle la sécrétion de mélatonine en fonction d'un rythme circadien et d'un rythme saisonnier. En effet, le raccourcissement de la journée induit une augmentation de la sécrétion nocturne de la mélatonine, qui provoque la régression des organes génitaux, une modification du comportement sexuel et la mue saisonnière chez de nombreux animaux. Chez l'homme, la régulation est plus complexe, mais la présence des rythmes circadien et saisonnier a été démontrée.

8. Glandes de la gestation

Au cours de la gestation, l'équilibre endocrinien maternel est profondément modifié par de nouvelles structures endocrines: le corps jaune de grossesse, le cortex foetal surrénalien et le placenta. Leur description détaillée sera vue avec le système génital; nous nous limiterons à la description des cellules dont les caractères généraux sont ceux des cellules endocrines sécrétant des protéines ou des lipides.

Le corps jaune de grossesse, représenté à faible grossissement dans l'image de gauche, est beaucoup plus volumineux que le corps jaune qui se développe au cours de la seconde partie d'un cycle sans fécondation. Il dérive cependant de celui-ci. Il est formé de grandes cellules au cytoplasme rempli de vésicules lipidiques, mais, chose particulière, les gouttelettes d'une même cellule sont de taille variable, contrairement à ce que l'on voit dans les autres glandes qui sécrètent des stéroïdes. Le corps jaune de grossesse sécrète surtout de la progestérone.

Le cortex foetal surrénalien, improprement appelé zone X, participe à la synthèse des oestrogènes. Le cholestérol y subit une première transformation; le produit de cette transformation est sécrété dans le sang foetal et arrive au placenta où la synthèse hormonale se termine.

L'étude du rôle respectif de la progestérone et des oestrogènes au cours de la gestation relève de la physiologie.

Certaines cellules placentaires synthétisent des hormones de nature protéique dont les principales sont l'HCG (Human Chorionic Gonadotrophin) et l'HPL (Human Placental Lactogen) . Elles possèdent donc l'ultrastructure caractéristique des cellules sécrétant des peptides dont la détection se fait en utilisant des techniques immunocytochimiques. Voici à titre d'exemple, la détection de l'HCG dans une villosité placentaire, selon la technique peroxydase anti-peroxydase décrite dans la première leçon. Les cellules qui contiennent cette hormone sont remplies d'une substance brunâtre, produit de la réaction histochimique.

9. Rein endocrine

Les reins produisent de nombreuses hormones dont la principale est la rénine qui, avec l'angiotensine forme le système rénine-angiotensine. Il sécrète en outre l'érythropoïétine et certaines prostaglandines. La microanatomie, l'ultrastructure et l'embryogenèse des reins sont vus avec le système urinaire.

La rénine est synthétisée et sécrétée par les cellules de l'appareil juxta-glomérulaire. Celui-ci est composé des cellules de la paroi de l'artériole afférente du néphron (1), de la macula densa, portion spécialisée du tube contourné distal (2) et du coussinet polaire (3). Ce dernier est situé dans l'espace limité par les artérioles afférente et efférente (4), la macula densa (2) et le glomérule (5).

Les cellules du coussinet polaire sont de deux types. Les unes sont des cellules mésangiales extra-glomérulaires, dont le cytoplasme est clair. Les autres, responsables de la sécrétion de rénine, sont des cellules musculaires lisses très spécialisées de l'artériole afférente: elles sont polygonales, contiennent des grains de sécrétion et sont en étroite relation avec l'intima de l'artère d'une part, et avec la macula densa d'autre part. Les cellules de la macula densa ont une polarité inversée et dirigée vers les cellules du coussinet polaire. Les relations exactes entre ces deux cellules ne sont pas connues mais à cet endroit, la membrane basale du tube contourné est plus mince qu'ailleurs. Des terminaisons adrénergiques (6) sont en contact étroit avec l'artériole afférente.

Voici la coupe d'un corpuscule rénal. On reconnaît dans la partie centrale la masse des capillaires appartenant au glomérule et séparée du feuillet pariétal de la capsule de Bowman par un espace clair. Au-dessus du glomérule se trouve la portion différentiée du tube contourné distal. Les cellules de ce tube en rapport avec les capillaires sont cylindriques; ensemble, elles constituent la macula densa. A droite du corpuscule, on reconnaît l'artériole afférente dont la lumière est limitée par un endothélium. Les cellules musculaires de sa média sont modifiées au voisinage de la macula densa. Ces cellules appartiennent au coussinet polaire qui s'insinue en formant un coin entre le corpuscule et le tube contourné.

La rénine n'est pas une hormone au sens propre du terme parce qu'elle n'agit pas sur une cellule cible. Elle est une enzyme protéolytique qui agit dans le rein et dans le plasma sur l'angiotensinogène, globuline synthétisée par le foie. La rénine libère, à partir de l'angiotensinogène, un décapeptide, l'angiotensine I qui ne devient actif qu'après sa transformation en un octapeptide, l'angiotensine II, sous l'influence d'une enzyme de conversion, présente dans le plasma. L'angiotensine II est essentiellement hypertensive. Son métabolisme est très rapide et sa 1/2 vie plasmatique est de 90 secondes. Elle est transformée en résidus peptidiques inactifs sous l'effet d'aminopeptidases plasmatiques.

La sécrétion de la rénine est réglée par les variations de la tension intramurale dans l'artériole afférente et par les modifications dans la composition ionique de l'urine primitive, perçues au niveau de la macula densa.

La sécrétion de rénine augmente lorsque la pression artérielle diminue dans l'artère rénale - par exemple lorsqu'il y a sténose de l'artère, hypovolémie ou passage de la position couchée à la position debout - ou lorsque la concentration de sodium baisse dans la lumière du tube distal. On peut donc dire que les cellules de la paroi artérielle sont des barorécepteurs et que les cellules de la macula densa sont des chémorécepteurs.

L'augmentation de la sécrétion de la rénine par les cellules du coussinet induit une augmentation de l'angiotensine II.

L'angiotensine II a des effets multiples qui ensemble concourent à augmenter la pression artérielle. En contractant les fibres musculaires lisses des vaisseaux et en stimulant le système nerveux adrénergique, elle réduit le volume du lit vasculaire. En provoquant la sécrétion d'aldostérone par les cellules glomérulaires du cortex surrénalien, et celle d'ADH par la neurohypophyse, elle entraîne une rétention de sodium et d'eau et donc une augmentation du volume plasmatique. Par son effet sur le centre hypothalamique de la soif, elle contribue également à l'augmentation de ce volume.

Le rein sécrète également l'érythropoïétine, mais on ignore de quelles cellules rénales provient cette sécrétion.

L'érythropoïétine est essentielle pour maintenir un niveau normal d'érythropoïèse: elle stimule la maturation des érythroblastes et sa production dépend des variations de la teneur en oxygène des tissus.

Le rôle des reins dans la régulation de l'érythropoïèse est démontré parce qu'une anémie est fréquemment associée à de l'insuffisance rénale chronique et que certaines tumeurs rénales provoquent de la polyglobulie.

10. Thymus endocrine

Le thymus est essentiellement composé de lymphocytes et assure un rôle important dans l'immunité tissulaire. Nous ne reviendrons pas sur sa structure ou sa fonction; nous reverrons simplement le rôle des cellules épithéliales.

Les cellules épithéliales thymiques ont trois fonctions: elles forment le squelette de l'organe, elles assurent un microenvironnement induisant la maturation des thymocytes, elles libèrent des substances participant cette maturation.

A ce jour, quatre facteurs thymiques principaux, le facteur sérique, la thymosine, la thymopoïétine et le facteur thymique humoral ont été purifiés. Leur origine exacte et leur rôle précis ne sont pas encore connus. Il est possible que ces quatre facteurs agissent sur les thymocytes à proximité des cellules qui les ont synthétisés, il faudrait alors les considérer plutôt comme des parahormones. Il est aussi possible qu'ils agissent à distance sur les lymphocytes du sang et sur les zones thymodépendantes des organes lymphoïdes périphériques.

Le nom de prostaglandine a été donné en 1930, par le physiologiste suédois Von Euler, à une substance acide, liposoluble, présente dans la vésicule séminale, le sperme et la prostate. Aujourd'hui, ce terme recouvre un groupe d'acides gras, présents dans de très nombreux organes. Le plus souvent, les prostaglandines sont utilisées par la cellule qui les synthétise ou par les cellules voisines. Elles peuvent donc être considérées comme des parahormones. Leur production est difficile à évaluer et leur concentration sanguine est très faible.

Les prostaglandines dérivent de l'acide arachidonique. Elles ont toutes 20 atomes de carbone et un noyau cyclopentane à deux chaînes latérales. Elles sont classées en séries A, B, E, et F, en fonction des variations de leur cycle. On les classe également en sous-séries en fonction du nombre de doubles liaisons dans les chaînes latérales et de la position du groupement hydroxyle du carbone 9.

Voici, à titre d'exemple, la structure de deux prostaglandines de séries différentes.

L'acide arachidonique est un acide gras poly-insaturé indispensable, présent dans les phospholipides des membranes cellulaires et dont il est libéré par une phospholipase. Les enzymes regroupées sous le nom de prostaglandine-synthétase ou cyclo-oxygénase, permettent la conversion de l'acide arachidonique en endoperoxydes. Ces derniers sont des corps instables à partir desquels se forment soit les prostaglandines proprement dites, soit d'autres dérivés, les thromboxanes dans les plaquettes, et les prostacyclines dans les vaisseaux.

Certaines prostaglandines ont un effet local et général dans les processus inflammatoires. Leur concentration est accrue dans les zones enflammées où elles provoquent une vasodilatation et une augmentation de la perméabilité capillaire. Leur injection induit un accroissement de la température corporelle, en agissant sur l'hypothalamus. L'action anti-inflammatoire de certains médicaments comme les glucocorticoïdes et l'aspirine peut, en partie au moins, s'expliquer par leur action inhibitrice sur la synthèse des prostaglandines.

D'autres, et notamment les prostaglandines El, E2 et F2 provoquent la contraction du myomètre et ont été utilisées pour induire l'accouchement. D'autres, par contre, provoquent le relâchement des muscles lisses, notament dans les bronches et les vaisseaux.

Les prostaglandines synthétisées par les reins augmentent le débit sanguin rénal et le débit urinaire, en provoquant une vasodilatation. Elles s'opposent donc à l'angiotensine II qui induit une vasoconstriction rénale. Les prostaglandines, thromboxanes et prostacyclines participent ensemble à la régulation de la formation du clou plaquettaire. Les prostaglandines et les prostacyclines l'inhibent tandis que les thromboxanes la favorisent et induisent en outre une vasoconstriction localisée à l'endroit du thrombus.

Enfin, les prostaglandines modulent l'action de nombreuses autres hormones, mais on ignore encore comment.