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Physiologie des cellules corticotropes adénohypophysaires
Développement embryologique et organisation histologique de l’adénohypophyse
Du développement embryologique de l’adénohypophyse aux cellules spécialisées
L’hypophyse possède une origine embryologique double :
– l’adénohypophyse dérive de la poche de Rathke, structure ectodermique de la cavité buccale,
– la neurohypophyse est d’origine neuro-ectodermique et dérive du diencéphale.
La poche de Rathke est une structure rudimentaire qui s’étend d’abord caudalement puis forme une poche close détachée des structures buccales. Les cellules de la partie ventrale de la poche prolifèrent et se différentient pour donner naissance à la partie antérieure de l’hypophyse. La partie intermédiaire provient du développement d’une partie limitée de la zone dorsale de la poche (Figure 6) (90).
Figure 6 : Développement de l’adénohypophyse chez les mammifères (90).
AH : adénohypophyse
DIEN : diencéphale
ECB : ectoderme de la cavité buccale
INF : infundibulum
NH : neurohypophyse
PRd : poche de Rathke définitive
PRr : poche de Rathke rudimentaire
pt : pars tuberalis
ST : selle turcique
IIIv : troisième ventricule
Plusieurs types cellulaires se différencient au cours de l’embryogenèse. Cinq types cellulaires sont ainsi représentés à la fin du développement de l’adénohypophyse : les cellules somatotropes, lactotropes, gonadotropes, thyréotropes et les cellules dites à POMC. Chacun de ces types cellulaires est spécialisé.
Au sein de la pas distalis, sont représentées :
– les cellules à POMC qui sécrètent, à partir d’un précurseur commun nommé proopiomelanocortine ou POMC, soit l’hormone adrénocorticotrope (ACTH) et sont alors qualifiées de cellules corticotropes, soit l’hormone mélano-stimulante (α-MSH ou alpha Melano Stimulating Hormone) et sont alors qualifiées de cellules mélanotropes,
– les cellules thyréotropes qui sécrètent la thyréostimuline (TSH ou Thyroïd Stimulating Hormone),
– les cellules gonadotropes qui sécrètent l’hormone folliculo-stimulante (FSH ou Follicul Stimulating Hormone) et l’hormone lutéinisante (LH ou Luteinizing Hormone),
– les cellules somatotropes qui sécrètent l’hormone de croissance (GH ou Growth Hormone),
– les cellules lactotropes qui sécrètent la prolactine (PRL).
Au sein de la pars intermedia, il a été démontré la présence de cellules à POMC, la majorité d’entre elles (cellules dites A ) ayant le caractère mélanotrope, alors que les autres cellules (cellules dites
Expriment le caractère corticotrope (43).
La différentiation des types cellulaires au cours de l’embryogenèse de l’hypophyse, met en jeux des homéogènes codant pour des facteurs de transcription dont la cascade d’expression au cours du temps permet d’aboutir à une spécialisation poussée des cellules de l’adénohypophyse (Figure 7) (57):
1 – Le facteur de transcription le plus précocement exprimé est Rpx (Rathke’s pouch homeobox). Ptx1 est un facteur de transcription qui lui est synergique et que l’on retrouve en quantité élevée spécifiquement dans les cellules à POMC à caractère corticotrope. Ptx1 participe au maintien de l’expression du gène de la POMC dans ces cellules corticotropes.
2 – Chez la souris, en l’absence du facteur de transcription Lhx3, on constate que l’hypophyse ne se développe pas et ne contient alors que des cellules à POMC corticotropes (95). Lhx3 permet la prolifération de la poche de Rathke. Lhx4 est un facteur de transcription de la même famille que Lhx3 et permet d’engager les cellules hypophysaires sur une voie plus poussée de spécialisation.
3 – L’action d’un autre facteur de transcription, Prop-1, dans cette voie de spécialisation aboutit au développement des cellules gonadotropes.
4 – Prop-1 stimule le facteur Pit-1 qui est essentiel au développement et à la survie des cellules somatotropes, lactotropes et thyréotropes.
Figure 7 : Modèle schématisant la cascade de spécialisation des cellules hypophysaires au cours de l’embryogenèse. Les cercles représentent les cellules hypophysaires au cours de leur développement. Les facteurs de transcription qui interviennent dans ce cheminement sont présentés à côté des flèches (Rpx, Ptx, Lhx3, Lhx4, Pit-1). Chaque type cellulaire spécialisé est représenté par une étoile (57).
POMC : pro-opiomélanocortine
FSH : hormone folliculo-stimulante
(Follicul Stimulating Hormone)
LH : hormone lutéinisante (Luteinizing
Hormone)
TSH : thyréostimuline (Thyroïd
Stimulating Hormone)
GH : hormone de croissance (Growth
Hormone)
PRL : prolactine
Organisation histologique de l’adénohypophyse :
Les cinq types cellulaires, présentés au cours du paragraphe précédent, forment au sein de l’adénohypophyse un parenchyme de cellules épithélioïdes agencées en petits groupes et reliées entre elles par des capillaires sinusoïdes (Figure 8) (26;70). Les techniques classiques d’histologie permettent de séparer les cellules hypophysaires en trois populations : les cellules chromophobes ne fixant pas les colorants, les cellules chromophiles acidophiles (fixant les colorants acides) et les cellules chromophiles basophiles (fixant les colorants basiques et l’acide périodique ou PAS).
Dans la pars distalis de l’adénohypophyse, il existe trois types cellulaires (26;70) :
– les cellules acidophiles, plus larges que les cellules chromophobes, possèdent un cytoplasme acidophile granuleux ; elles regroupent les cellules somatotropes et lactotropes,
– les cellules basophiles, plus larges que les cellules acidophiles, possèdent un cytoplasme riche en granules composés de glycoprotéines (fixation du PAS) ; elles regroupent les cellules à POMC (cellules corticotropes majoritairement et cellules mélanotropes), les cellules thyréotropes, folliculotropes et lutéotropes (2),
– les cellules chromophobes sans activité sécrétrice.
La pars intermedia comporte majoritairement des cellules chromophobes mais aussi des cellules basophiles à POMC (corticotropes et mélanotropes). La sécrétion mélanotrope domine.
La pars tuberalis ne comporte que des cellules chromophobes et n’a pas d’activité sécrétrice connue.
Figure 8 : Agencement des cellules hypophysaires au sein de la pars distalis de l’adénohypophyse (26;70),(2). Sur une coloration au PAS orangé G- hématoxyline schématisée ici, les cellules acidophiles : A (40 % des cellules) sont colorées en jaune, les cellules basophiles : B (10 % des cellules) sont colorées en orange et les cellules chromophobes : C (50 % des cellules) ne sont pas colorées.
Physiologie des cellules corticotropes adénohypophysaires
L’axe corticotrope :
Les deux premiers acteurs de l’axe corticotrope sont l’hypothalamus et l’adénohypophyse. Au sein de l’adénohypophyse, l’axe corticotrope fait intervenir à la fois la pars distalis et la pars intermedia. En raison des particularités anatomiques propres à ces 2 structures, leur régulation est distincte. Les cellules corticotropes de la pars distalis sont contrôlées par la CRH sécrétée dans le système vasculaire porte hypophysaire de la pars distalis par les neurones des noyaux hypothalamiques infundibulo-tubériens. Les cellules de la pars intermedia qui est peu vascularisée, reçoivent un contrôle dopaminergique et sérotoninergique par des fibres nerveuses (81).
En conséquence, deux axes de régulation peuvent être distingués sous le terme générique d’axe corticotrope chez le chien :
– pour la pars distalis de l’adénohypophyse : la CRH stimule la synthèse de l’ACTH. L’ACTH stimule la synthèse de cortisol par les glandes surrénales. Le cortisol exerce un rétrocontrôle négatif sur l’ACTH et la CRH. L’ACTH exerce un rétrocontrôle négatif court sur la CRH (Figure 9) (34;51;84).
– pour la pars intermedia de l’adénohypophyse : la sécrétion d’ACTH et d’α-MSH est régulée essentiellement via une inhibition dopaminergique et une stimulation β-adrénergique (100).
Figure 9 : Axe corticotrope normal (flèche épaisse : rétrocontrôle négatifs) (84).
PD : pars distalis, PI : pars intermedia.
Un précurseur commun aux hormones corticotropes et mélanotropes : la pro-opiomélanocortine (POMC) :
Historique
Le concept de pro-hormone a été initié grâce à la découverte de deux protéines dans les années soixante : la pro -insuline, précurseur de l’insuline découverte par Steiner à Chicago et les lipoprotéines bêta et gamma, précurseurs de la β-MSH découvertes par Li et Chrétien à San Francisco (96),(62). C’est en 1967 que Chrétien et Li remarquent que la β-LPH et la γ-LPH contiennent un peptide déjà connu : la β-MSH. En 1971, Yalow et Berson extraient de l’ACTH active à partir d’un précurseur de haut poids moléculaire sur une tumeur thymique humaine responsable d’un syndrome de sécrétion ectopique d’ACTH (110). La parenté entre ACTH et LPH est alors constatée à l’analyse de leur structure primaire. En 1975, la recherche d’opiacés hypophysaires permet d’identifier la β-End comme extrémité C-Terminale de la β-LPH (18). Enfin, en 1977, on montre qu’une même glycoprotéine de 31 kDa est reconnue à la fois par des anticorps anti-ACTH et anti-β-LPH : la pro-opiomélanocortine (POMC) (64;88).
Organisation du gène de la POMC
Le gène de la POMC chez l’homme est situé sur le chromosome 2 en p23 et sa longueur est de 7665 paires de bases (79). Il comporte trois exons séparés par deux introns (Figure 10). L’exon 1 ne comporte que des séquences non traduites. La traduction de l’exon 2 et 3 génère la formation de la pré-POMC comprenant 267 acides aminés. L’exon 2 comporte des séquences non traduites et contient ensuite la séquence d’initiation de la traduction (ATG). Il code pour le peptide signal (26 acides aminés) d’entrée dans le réticulum endoplasmique ainsi que pour les premiers acides aminés du fragment N-Terminal (NT) (85). L’exon 3 code pour la presque totalité de la POMC, c’est -à-dire le reste du fragment NT, le peptide de jonction (JP), l’ACTH et la β-LPH. Le clivage du peptide signal de la pré-POMC libère la POMC constituée de 241 acides aminés. L’organisation du gène de la POMC est très conservée dans les différentes espèces et notamment entre l’homme et le chien (72).Les régions transduites sont en couleur : vert = peptide signal d’entrée dans le réticulum endoplasmique, bleu = POMC dont une région rouge correspondant à l’ACTH ; bp : paire de bases.
Expression basale du gène de la POMC
Le promoteur de la POMC implique 706 paires de base en amont du gène de la POMC et les 63 premières paires de base de ce gène. Des expériences de transgenèse à l’aide de ce promoteur minimal on montré que ce transgène est suffisant pour conférer la spécificité cellulaire et tissulaire de l’expression du gène de la POMC. Il existe au sein du promoteur POMC trois domaines d’importance (domaine proximal, central et distal) qui régulent l’expression basale et induite du gène de la POMC (Figure 11). L’activité basale du gène de la POMC résulte de la contribution de nombreux facteurs de transcription spécifiques ou non des cellules corticotropes et liés au promoteur POMC. L’activité basale corticotrope spécifique du gène de la POMC semble impliquer essentiellement la région comprenant les domaines central et distal où sont situés trois sites essentiels liant les facteurs de transcription suivant : NeuroD1, Tpit et Pitx1 (Figure 11).
Représentation schématique des facteurs de transcription interagissant avec le promoteur POMC du rat en conditions basales.
Régulation de l’expression du gène de la POMC
La CRH induit l’expression du gène codant pour la POMC dans les cellules corticotropes et les cellules mélanotropes. L’action de la CRH dans les cellules corticotropes et mélanotropes de l’adénohypophyse implique un récepteur membranaire à 7 domaines transmembranaires, le CRHR1. La liaison de la CRH à son récepteur enclenche une cascade d’événements métaboliques, centrée sur la voie de l’adénosine monophosphate cyclique ou AMPc et aboutissant à des synthèses protéiques. Ainsi, la liaison de la CRH à son récepteur active l’adénylate cyclase conduisant à une augmentation de la concentration intracytoplasmique en AMPc. L’AMPc se lie à la sous unité régulatrice de la protéine kinase dépendante de l’AMPc ou PKA ce qui induit la dissociation de la sous unité catalytique de la PKA qui migre dans le noyau de la cellule pour phosphoryler ses protéines cibles (Figure 12). L’activation de la PKA par la CRH induit également une entrée du calcium exogène via l’ouverture des canaux calcium dépendants du voltage, promouvant une libération de l’ACTH contenue dans les vésicules de sécrétion localisées à la membrane plasmatique (60;61).Plusieurs séquences impliquées dans la réponse à la CRH ont été identifiés au sein du gène promoteur POMC et constituent la cible des protéines phosphorylées activées par la voie de l’AMPc. Ces éléments sont :
– le site AP-1, localisé dans l’exon 1 du gène de la POMC, liant le complexe AP-1, composé par l’hétérodimère c-Fos / c-Jun. La voie de l’AMPc est responsable, avec la participation d’une voie Ca2+ / calmoduline kinase, de la stimulation de l’expression de c-Fos via l’activation du facteur de transcription CREB qui agit sur un élément de réponse à l’AMPc situé sur le promoteur POMC. L’hétérodimère c-Fos / c-Jun fixé au site AP-1 permet la synthèse de la POMC (Figure 12).
– un site contenu dans le domaine central de la séquence promotrice POMC et liant une protéine nommée PCRH-REB1 (POMC CRH Responsive Element Binding protein 1).
– le site Nuclear Receptor Response Element (NurRE) localisé dans le domaine distal de la séquence promotrice POMC et le site NGFI-B-Responsive Element nommé NBRE localisé dans le domaine proximal de la séquence promotrice POMC.
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Table des matières
I – Anatomie, développement embryologique, histologie, physiologie et physiopathologie tumorale de l’adénohypophyse chez le chien
A – Organisation macroscopique de l’adénohypophyse et rapports topographiques avec les structures adjacentes
1 – Organisation macroscopique de l’adénohypophyse
2 – Topographie de l’adénohypophyse
3 – Relations de l’adénohypophyse avec les structures vasculaires et nerveuses adjacentes
B – Développement embryologique et organisation histologique de l’adénohypophyse
1 – Du développement embryologique de l’adénohypophyse aux cellules spécialisée
2 – Organisation histologique de l’adénohypophyse
C – Physiologie des cellules corticotropes adénohypophysaires
1 – L’axe corticotrope
2 – Un précurseur commun aux hormones corticotropes et mélanotropes : la proopiomélanocortine (POMC)
D – Physiopathologie tumorale des cellules corticotropes adénohypophysaires
1 – Origine, nature et épidémiologie des tumeurs hypophysaires corticotropes chez le chien
2 – Hypothèses concernant les facteurs impliquées dans la tumorigenèse de l’hypophyse
3 – Expression et maturation de la POMC au sein des tumeurs corticotropes : état d’avancement des connaissances chez l’homme
II – Maladie de Cushing chez le chien et approches diagnostiques
A – La maladie de Cushing chez le chien
1 – Définition
2 – Modifications physiopathologiques
3 – Conséquences cliniques
a – Symptômes liés à l’hypercortisolémie
b – Symptômes nerveux
B – Approches diagnostiques des maladies de Cushing chez le chien
1 – Les dosages RIA (Radio Immunologic Assay) et IRMA (Immuno Radiologic Measurement Assay)
2 – Tests fonctionnels
3 – Dosage de l’ACTH
4 – Imagerie médicale, détection et caractérisation des macroadénomes hypophysaires corticotropes
III – Dosage plasmatique des précurseurs de l’ACTH lors de maladie de Cushing chez 36 chiens
A – Rationnel et objectifs de l’étude
B – Résultats de l’étude préliminaire
C – Matériel et méthode
1 – Critères d’inclusion
2 – Tests endocriniens
3 – Réalisation et conservation des prélèvements
D – Résultats
1 – Taille des tumeurs hypophysaires
2 – Concentrations plasmatique des précurseurs de l’ACTH et comparaison avec la taille des tumeurs hypophysaires
3 – Comparaison des concentrations plasmatique des précurseurs de l’ACTH des 2 groupes de chiens
4 – Capacités de la trousse de dosage OCTEIA POMC
E – Discussion
1 – Mécanismes potentiellement à l’origine des différences de concentrations en précurseurs de l’ACTH observées chez les chiens de notre étude
2 – Validité et originalité de notre étude
3 – Pertinence des résultats de notre étude
Conclusion
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