Hypothalamus - Définition

Introduction

Vue en 3D de l'hypothalamus

Section du cerveau d'un embryon humain de trois mois ; l'hypothalamus est visible au centre

L' hypothalamus est un organe du système nerveux central, situé au cœur du cerveau.
Grâce à ses connexions avec l'hypophyse, il synthétise et sécrète des neurohormones et il intervient dans la régulation des fonctions endocrines et du système nerveux autonome, ainsi que dans la régulation de fonctions comportementales (sexuelles, alimentaires, de défense, de stress, de thermorégulation et du rythme circadien).

Anatomie

L'hypothalamus est constitué par un ensemble pair de noyaux, d'origine diencéphalique, formant les parois inféro-latérales et le plancher du III^e ventricule sous le thalamus (d'où son nom), de chaque côté, dont il est séparé par le sillon hypothalamique (de Monro). Il est en rapport, par ailleurs, avec la région sous-thalamique en dehors via le champ tegmental de Forel, en avant par la lame terminale et en arrière par le tegmentum mésencéphalique.

L'hypothalamus se compose de trois régions parasagittales adjacentes (périventriculaire, médiale et latérale) lesquelles se subdivisent selon un axe antéro-postérieur en des régions pré-optique, antérieure, tubérale et mamillaire.

L'hypothalamus de chaque côté comporte les sous-noyaux suivants:

1. noyaux préoptiques (périventriculaire et médial),
2. noyau suprachiasmatique (périventriculaire),
3. noyaux paraventriculaires (périventriculaire et médial),
4. noyau antérieur (médial),
5. noyau infundibulaire (périventriculaire),
6. noyaux ventro-médian et dorso-médian,
7. noyaux postérieur,
8. noyaux prémamillaires dorsal et ventral,
9. noyaux mamillaires latéral et médial,
10. noyaux tubéro-mamillaires médial et latéral,
11. aire latérale.

Les principaux faisceaux centrés sur l'hypothalamus comprennent (Nieuwenhuys et al., 2008):

1. le faisceau hypothalamo-hypophysaire issu des noyaux supra-optique et paraventriculaire et se terminant via la tige pituitaire dans la neuro-hypophyse (libérant de la vasopressine et de l'ocytocine),
2. le faisceau médial du télencéphale,
3. le faisceau longitudinal médial,
4. le fornix,
5. les faisceaux mamillothalamique et mamillotegmental.

Connexions entre hypothalamus et hypophyse

Hormones hypothalamiques

• Dopamine,
• Somatolibérine,
• Somatostatine,
• TRH,
• GnRH

Ces hormones se dirigent vers l'hypophyse grâce au système porte hypothalamo-hypophysaire

• ADH
• Ocytocine

Physiologie de l'hypothalamus et fonctions

Exemple de la GnRH

Une neurohormone, la GnRH (Gonadotropin releasing hormone) est synthétisée par ces neurones puis libérée de manière pulsatile dans le sang : l'hypothalamus envoie des potentiels d'actions à travers le neurone. Par la suite, la GnRH agit sur les cellules de l'hypophyse. La liaison GnRH aux cellules hypophysaires entraîne la libération de folliculostimulante (FSH) et d'hormone lutéinisante (LH), qui sont de nature glycoprotéique. La FSH stimule indirectement la spermatogenèse dans les testicules. Elle rend les cellules réceptives aux effets stimulateurs de la testostérone. La LH se lie aux cellules interstitielles et les stimule pour qu'elles sécrètent la testostérone. L'augmentation des concentrations de testostérone et d'inhibine exerce une rétro-inhibition sur l'hypothalamus et l'hypophyse.

Chez la femme

La FSH (Follicle Stimulating Hormone) et la LH (Luteinizing Hormone), deux hormones hypophysaires stimulent la production d'œstrogènes et de progestérone par les ovaires. On les appelle les gonadonostimulines (ou gonadotropin). La FSH intervient dans la maturation des follicules. Une brusque élévation de la concentration du taux de LH (pic de LH) en fin de phase folliculaire déclenche l'ovulation et provoque la transformation du follicule rompu en corps jaune. Les sécrétions hypophysaires sont elles-mêmes sous le contrôle de l'hypothalamus qui sécrète une substance neurohormone (GnRH). Les hormones ovariennes (œstrogène et progestérones) exercent un contrôle en retour ou rétro-contrôle sur le complexe hypothalamo-hypophysaire : elles inhibent la sécrétion de LH et de FSH pendant la majeure partie du cycle. Inversement, les œstrogènes stimulent la sécrétion de LH et de FSH dès qu'ils franchissent une concentration seuil dans le plasma sanguin (environ 200 pg par mL de plasma), ce qui est le cas juste avant l'ovulation (rétro-contrôle positif). Ce sont ces sécrétions cycliques des hormones qui induisent les modifications cycliques de l'appareil reproducteur des femmes. Des stimuli externes provenant de l'environnement peuvent par l'intermédiaire du système nerveux central influencer le complexe hypothalamo-hypophysaire et donc les cycles sexuels. Le complexe hypathalamo-hypophysaire prend en compte les variations des hormones ovariennes et les facteurs de l'environnement. Il réalise donc une intégration de multiples messages nerveux et hormonaux afin de contrôler les cycles sexuels, ce qui peut être à l'origine d'un décalage du cycle ovarien normal chez la femme par exemple (fortes émotions ...).

Chez l'homme

Chez l'homme, la LH agit sur les cellules de Leydig (cellules interstitielles) qui produiront la testostérone. La FSH agit sur les cellules de Sertoli, qui sont responsables du bon déroulement de la spermatogénèse. Les cellules de Sertoli et de Leydig sont situées dans le testicule. La testostérone ainsi sécrétée verra son taux constamment analysé par le complexe hypothalamo-hypophysaire. Elle aura une rétroaction négative sur ce complexe, si la testostéronémie est trop importante, afin de baisser les sécrétions pulsatiles de GnRH, de FSH et de LH.

C'est notamment grâce à la vasopressine libérée par l'hypothalamus que le corps, « alerté » par l'hypophyse quand l'intensité lumineuse baisse le soir se met à stocker l'eau (au lieu de remplir la vessie à partir des reins), de manière à conserver une niveau d'hydratation idéal du corps et de ses cellules durant le sommeil. les gens ne buvant pas durant le sommeil, l'organisme doit réduire au minimum les pertes d'eau et rester suffisamment hydratés. Quand l'eau commence à manquer, des neurones osmosensibles activent d'autres neurones qui libèrent davantage de vasopressine dans le sang. Ce système est en parti régulé par l'horloge biologique interne de l'organisme.