Physiologie de la glande pinéale (épiphyse)

La glande pinéale, ou épiphyse, est une excroissance du toit du troisième ventricule cérébral. Elle est recouverte d'une capsule de tissu conjonctif, d'où partent des brins qui s'étendent vers l'intérieur, divisant l'organe en lobes. Les lobes du parenchyme contiennent des pinéalocytes et des cellules gliales. Parmi les pinéalocytes, on distingue des cellules plus grandes et plus claires et des cellules plus petites et plus foncées. Une caractéristique des vaisseaux de la glande pinéale est, semble-t-il, l'absence de contacts étroits entre les cellules endothéliales, ce qui rend la barrière hémato-encéphalique de cet organe insoluble. La principale différence entre la glande pinéale des mammifères et celle des espèces inférieures est l'absence de cellules photoréceptrices sensitives. La plupart des nerfs de la glande pinéale sont constitués de fibres des cellules des ganglions sympathiques cervicaux supérieurs. Les terminaisons nerveuses forment des réseaux autour des pinéalocytes. Les prolongements de ces derniers sont en contact avec les vaisseaux sanguins et contiennent des granules sécrétoires. La glande pinéale est particulièrement visible dès le plus jeune âge. À la puberté, sa taille diminue généralement et, plus tard, des sels de calcium et de magnésium s'y déposent. Cette calcification permet souvent de bien visualiser l'épiphyse sur les radiographies du crâne. La masse de la glande pinéale chez un adulte est d'environ 120 mg.

L'activité de la glande pinéale dépend de la fréquence de l'éclairage. À la lumière, les processus de synthèse et de sécrétion sont inhibés, tandis qu'à l'obscurité, ils sont intensifiés. Les impulsions lumineuses sont perçues par les récepteurs de la rétine et atteignent les centres de régulation du système nerveux sympathique du cerveau et de la moelle épinière, puis les ganglions sympathiques cervicaux supérieurs, qui assurent l'innervation de la glande pinéale. À l'obscurité, les influences nerveuses inhibitrices disparaissent et l'activité de la glande pinéale augmente. L'ablation des ganglions sympathiques cervicaux supérieurs entraîne la disparition du rythme d'activité des enzymes intracellulaires de la glande pinéale, participant à la synthèse de ses hormones. Les terminaisons nerveuses contenant de la noradrénaline augmentent l'activité de ces enzymes via les récepteurs bêta cellulaires. Ce fait semble contredire les données concernant l'effet inhibiteur de l'excitation des nerfs sympathiques sur la synthèse et la sécrétion de mélatonine. Cependant, d'une part, il a été démontré que dans des conditions d'éclairage, la teneur en sérotonine dans la glande diminue, et d'autre part, le rôle des fibres cholinergiques dans la régulation de l'activité de l'oxyindole-O-méthyltransférase (OIOMT) de la glande pinéale a été découvert.

La régulation cholinergique de l'activité de la glande pinéale est confirmée par la présence d'acétylcholinestérase dans cet organe. Les ganglions cervicaux supérieurs sont également une source de fibres cholinergiques.

La glande pinéale produit principalement de l'indole-N-acétyl-5-méthoxytryptamine (mélatonine). Contrairement à son précurseur, la sérotonine, cette substance est synthétisée, semble-t-il, exclusivement dans la glande pinéale. Par conséquent, sa concentration tissulaire, ainsi que l'activité de l'OIOMT, servent d'indicateurs de l'état fonctionnel de la glande pinéale. Comme d'autres O-méthyltransférases, l'OIOMT utilise la S-adénosylméthionine comme donneur de groupe méthyle. La sérotonine et d'autres 5-hydroxyindoles peuvent servir de substrats de méthylation dans la glande pinéale, mais la N-acétylsérotonine est un substrat privilégié (20 fois plus) pour cette réaction. Cela signifie que la N-acétylation précède l'O-méthylation dans le processus de synthèse de la mélatonine. La première étape de la biosynthèse de la mélatonine est la conversion de l'acide aminé tryptophane en 5-hydroxytryptophane sous l'influence de la tryptophane hydroxylase. Grâce à l'acide aminé aromatique décarboxylase, la sérotonine est formée à partir de ce composé, dont une partie est acétylée pour se transformer en N-acétylsérotonine. L'étape finale de la synthèse de la mélatonine (conversion de la N-acétylsérotonine sous l'action de l'OIOMT), comme indiqué précédemment, est spécifique à la glande pinéale. La sérotonine non acétylée est désaminée par la monoamine oxydase et convertie en acide 5-hydroxyindoleacétique et en 5-hydroxytryptophol.

Une quantité importante de sérotonine pénètre également dans les terminaisons nerveuses, où elle est captée par des granules qui empêchent la destruction enzymatique de cette monoamine.

La synthèse de sérotonine se produirait dans les pinéalocytes clairs et serait contrôlée par les neurones noradrénergiques. Les fibres parasympathiques cholinergiques régulent la libération de sérotonine par les cellules claires et, par conséquent, sa disponibilité pour les pinéalocytes sombres, où se produit également la modulation noradrénergique de la formation et de la sécrétion de mélatonine.

Il existe des données sur la production d'indoles par la glande pinéale, mais aussi de substances de nature polypeptidique. Selon certains chercheurs, il s'agirait de véritables hormones de la glande pinéale. Ainsi, un peptide (ou un mélange de peptides) d'un poids moléculaire de 1 000 à 3 000 daltons, doté d'une activité antigonadotrope, a été isolé de cette glande. D'autres auteurs postulent un rôle hormonal pour l'arginine-vasotocine isolée de la glande pinéale. D'autres encore ont obtenu deux composés peptidiques de la glande pinéale, dont l'un stimule et l'autre inhibe la sécrétion de gonadotrophines par une culture de cellules hypophysaires.

Outre les ambiguïtés concernant la véritable nature des hormones pinéales, il existe également un désaccord quant à leur voie d'entrée dans l'organisme: dans le sang ou dans le liquide céphalorachidien. Cependant, la plupart des données suggèrent que, comme d'autres glandes endocrines, la glande pinéale sécrète ses hormones dans le sang. L'action centrale ou périphérique des hormones pinéales est étroitement liée à cette question. Des expériences sur des animaux (principalement des hamsters) ont montré que la régulation pinéale de la fonction reproductive est médiée par l'influence de la glande pinéale sur le système hypothalamo-hypophysaire, plutôt que directement sur les glandes sexuelles. De plus, l'introduction de mélatonine dans le troisième ventricule cérébral a diminué les taux d'hormone lutéinisante (LH) et d'hormone folliculo-stimulante (FSH) et augmenté la teneur en prolactine dans le sang, tandis que l'infusion de mélatonine dans les vaisseaux portes de l'hypophyse ne s'est pas accompagnée d'une modification de la sécrétion de gonadotrophines. L'un des sites d'action de la mélatonine dans le cerveau est l'éminence médiane de l'hypothalamus, où sont produites les libérines et les statines, régulant l'activité de l'hypophyse antérieure. Cependant, on ignore encore si la production de ces substances change sous l'action de la mélatonine elle-même ou si elle module l'activité des neurones monoaminergiques et participe ainsi à la régulation de la production de facteurs de libération. Il convient de souligner que les effets centraux des hormones pinéales ne prouvent pas leur sécrétion directe dans le liquide céphalo-rachidien, puisqu'elles peuvent également y parvenir par le sang. De plus, il existe des preuves de l'effet de la mélatonine sur les testicules (où cette substance inhibe la formation d'androgènes) et d'autres glandes endocrines périphériques (par exemple, en affaiblissant l'effet de la TSH sur la synthèse de thyroxine dans la glande thyroïde). L'administration prolongée de mélatonine dans le sang réduit le poids des testicules et le taux de testostérone sérique, même chez les animaux hypophysectomisés. Des expériences ont également montré qu'un extrait de glande pinéale exempt de mélanine bloque l'effet des gonadotrophines sur le poids des ovaires chez les rates hypophysectomisées.

Ainsi, les composés biologiquement actifs produits par cette glande ont apparemment non seulement un effet central mais aussi périphérique.

Parmi les nombreux effets de ces composés, leur influence sur la sécrétion de gonadotrophines hypophysaires retient particulièrement l'attention. Les données sur la perturbation de la puberté dans les tumeurs de la glande pinéale ont été la première indication de son rôle endocrinien. Ces tumeurs peuvent s'accompagner d'une accélération et d'un ralentissement de la puberté, associés à la nature différente des néoplasmes provenant des cellules parenchymateuses et non parenchymateuses de la glande pinéale. La principale preuve de l'effet antigonadotrope des hormones pinéales a été obtenue chez l'animal (hamster). À l'obscurité (c'est-à-dire dans des conditions d'activation de la fonction pinéale), les animaux présentent une involution prononcée des organes génitaux et une diminution du taux de LH dans le sang. Chez les individus épiphysectomisés ou en cas de sectionnement des nerfs pinéaux, l'obscurité n'a pas cet effet. On pense que la substance antigonadotrope de la glande pinéale empêche la libération de lulibérine ou son effet sur l'hypophyse. Des données similaires, bien que moins claires, ont été obtenues chez le rat, chez qui l'obscurité retarde quelque peu la puberté, et l'ablation de la glande pinéale entraîne une augmentation des taux sanguins de LH et de FSH. L'effet antigonadotrope de la glande pinéale est particulièrement prononcé chez les animaux présentant une altération du système hypothalamo-hypophyso-gonadique due à l'administration de stéroïdes sexuels au début de la période postnatale.

L'épiphysectomie chez ces rats restaure le développement sexuel. Les effets antigonadotropes de la glande pinéale et de ses hormones sont également renforcés en cas d'anosmie et de jeûne.

Non seulement la mélatonine, mais aussi ses dérivés, le 5-méthoxytryptophol et le 5-oxytryptophol, ainsi que la sérotonine, ont un effet inhibiteur sur la sécrétion de LH et de FSH. Comme indiqué précédemment, des produits polypeptidiques de la glande pinéale, mal identifiés, ont également la capacité d'influencer la sécrétion de gonadotrophines in vitro et in vivo. L'un de ces produits (d'un poids moléculaire de 500 à 1 000 daltons) s'est avéré 60 à 70 fois plus actif que la mélatonine pour bloquer l'hypertrophie de l'ovaire restant chez des souris ovariectomisées unilatéralement. Une autre fraction de peptides de la glande pinéale, au contraire, avait un effet progonadotrope.

L'ablation de la glande pinéale chez les rats immatures entraîne une augmentation du taux de prolactine dans l'hypophyse, accompagnée d'une diminution simultanée de son taux sanguin. Des modifications similaires sont observées chez les animaux maintenus en éclairage constant, et inversement chez les rats maintenus dans l'obscurité. On suppose que la glande pinéale sécrète une substance qui inhibe l'influence du facteur inhibiteur de la prolactine (PIF) de l'hypothalamus sur la synthèse et la sécrétion de prolactine dans l'hypophyse, ce qui entraîne une diminution du taux d'hormones dans cette glande. L'épiphysectomie provoque les changements inverses. Dans ce cas, le principe actif de la glande pinéale est probablement la mélatonine, car son injection dans le troisième ventricule cérébral a temporairement augmenté le taux de prolactine dans le sang.

En l'absence constante de lumière, la croissance des animaux ralentit et la concentration d'hormone de croissance dans l'hypophyse diminue significativement. L'épiphysectomie supprime l'effet de l'obscurité et accélère parfois la croissance. L'administration d'extraits de glande pinéale réduit l'effet stimulant des préparations hypophysaires. Par ailleurs, la mélatonine n'a aucun effet sur la croissance des animaux. Il est possible qu'un ou plusieurs autres facteurs épiphysaires inhibent la synthèse et la sécrétion de somatolibérine ou stimulent la production de somatostatine.

Des expériences ont montré que l’influence de la glande pinéale sur la fonction somatotrope de l’hypophyse n’est pas médiée par une carence en androgènes ou en hormones thyroïdiennes.

Chez les rats pinéalectomisés, la sécrétion de corticostérone augmente transitoirement, bien que la réponse au stress des glandes surrénales après pinéalectomie soit significativement affaiblie. La sécrétion de corticostérone augmente en conditions d'éclairage constant, ce qui est connu pour inhiber l'activité de la glande pinéale. Il est prouvé que la pinéalectomie affaiblit l'hypertrophie compensatoire de la glande surrénale restante après une surrénalectomie unilatérale et perturbe le rythme circadien de la sécrétion de glucocorticoïdes. Ceci souligne l'importance de la glande pinéale pour la mise en œuvre de la fonction adrénocorticotrope de l'hypophyse antérieure, confirmée par une modification de la production d'ACTH par le tissu hypophysaire prélevé chez les animaux pinéalectomisés. Il n'existe pas de consensus dans la littérature concernant le principe actif de la glande pinéale influençant l'activité adrénocorticotrope de l'hypophyse.

L'ablation de la glande pinéale augmente la concentration de l'hormone stimulant les mélanocytes (MSH) dans l'hypophyse, tandis que l'introduction de mélatonine dans le ventricule cérébral IG la diminue. Le taux de cette dernière dans l'hypophyse des rats vivant à la lumière augmente, et l'introduction de mélatonine bloque cet effet. On pense que la mélatonine stimule la production hypothalamique du facteur inhibiteur de la mélanotropine MIF.

L'influence de la glande pinéale et de ses hormones sur les autres fonctions tropiques de l'hypophyse est moins étudiée. Des modifications de l'activité des glandes endocrines périphériques pourraient survenir sous l'action directe de facteurs épiphysaires. Ainsi, l'ablation de la glande pinéale entraîne une augmentation de la masse thyroïdienne, même en l'absence d'hypophyse. Le taux de sécrétion des hormones thyroïdiennes augmente très faiblement et brièvement. Cependant, selon d'autres données, la glande pinéale aurait un effet inhibiteur sur la synthèse et la sécrétion de TSH chez les animaux immatures.

Dans la plupart des expériences, l’administration sous-cutanée, intrapéritonéale, intraveineuse et même intraventriculaire de mélatonine a entraîné une diminution de la fonction de concentration d’iode de la glande thyroïde.

La transplantation de glande pinéale sur les glandes surrénales, sans affecter l'état des zones fasciculaires et réticulaires du cortex, a presque doublé la taille de la zone glomérulaire, ce qui indique un effet direct des produits de la glande pinéale sur les cellules productrices de minéralocorticoïdes. De plus, une substance (1-méthoxy-1,2,3,4-tétrahydro-bêta-carboline) a été isolée de la glande pinéale, stimulant la sécrétion d'aldostérone et donc appelée adrénoglomérulotropine. Cependant, des données ont rapidement été obtenues niant le rôle physiologique de ce composé et remettant même en question l'existence même d'un facteur adrénoglomérulotrope spécifique de la glande pinéale.

Il existe des rapports indiquant que l'ablation de la glande pinéale réduit l'activité fonctionnelle des glandes parathyroïdes. Des observations contraires ont également été faites. Les résultats des études sur l'effet de la glande pinéale sur la fonction endocrine du pancréas sont pour la plupart négatifs.

À l'heure actuelle, de nombreuses questions restent non résolues, notamment concernant la nature des composés produits par cette glande. L'influence de la glande pinéale sur la sécrétion des hormones tropiques de l'hypophyse est la moins douteuse, mais la possibilité de son effet direct sur les glandes endocrines périphériques et d'autres organes ne peut être exclue. Apparemment, sous l'influence de stimuli environnementaux, la glande pinéale produit non pas un, mais plusieurs composés qui pénètrent principalement dans le sang. Ces substances modulent l'activité des neurones monoaminergiques du système nerveux central, qui contrôlent la production de libérines et de statines par certaines structures cérébrales et affectent ainsi la synthèse et la sécrétion des hormones tropiques de l'hypophyse. L'effet de la glande pinéale sur les centres hypothalamiques est principalement inhibiteur.

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