les hormones

Les hormones du sport, ou les mécanismes de réponses de l'organisme à l'effort physique L'objectif de ce travail est de découvrir et d'expliquer une partie des mécanismes complexes mis en oeuvre par l'organisme humain pour adapter le métabolisme à un effort physique comme la pratique occasionnelle ou régulière d'un sport. Les mécanismes qui sont mis en oeuvre par l'organisme ont pour but de maintenir les équilibres vitaux tout en faisant face à une dépense d'énergie importante de l'organisme et sur l'adaptation immédiate de l'organisme face à un effort physique intense. Nous verrons également que les hormones agissent également sur la capacité de l'organisme à s'adapter à plusieurs types d'efforts (intenses ou prolongés) et qu'elles agissent aussi à long terme sur l'adaptation de l'organisme à des stimulations répétées (comme l'entrainement). Le sport : quels effets sur le corps ? Les constats immédiats On constate que lors d'une activité sportive intensive, l'équilibre général des paramètres physiques et chimiques -l'homéostasie- de l'organisme est perturbée. Pendant les premières minutes d'effort, les rythmes respiratoire et cardiaque s'accélèrent, et la pression artérielle, et le volume d'oxygène absorbé par l'organisme augmentent. De plus, la température du corps s'élève, ceci se manifeste le plus souvent par la sudation, et avec l'augmentation de la pression sanguine et la dilatation du réseau sanguin capillaire : la peau devient chaude et peut montrer des rougeurs. INTERVIEW JOGGERS : Tout effort physique entraine naturellement l'accélération du rythme cardiaque, l'accélération du souffle, une sensation de chaleur accompagnée de transpiration. Au bout de quelques moments, le sportif, en particulier un sportif entrainé, peut ressentir un regain d'énergie, une impression de "second souffle" ; après l'effort, le sportif ressent également une sensation de bien-être. Les analyses Par ailleurs des analyses chimiques montrent que le sang devient plus acide du fait de l'augmentation de la quantité d'hémoglobine (véhicule de l'oxygène), ainsi que la concentration en glucose du sang augmentent. Enfin, sur la durée, la pratique d'une activité sportive régulière, si elle permet de mieux contrôler les effets de l'effort sur le rythme cardiaque et respiratoire, entraîne un accroissement de la masse musculaire et du nombre de globules rouges. Cet accroissement de masse musculaire et de la capacité d'oxygénation de l'organisme montre l'adaptation du corps à des sollicitations régulières. Tous ces symptômes, faciles à observer pendant une activité physique, correspondent aux réponses de l'organisme et surviennent à la suite de sollicitations transmises aux différentes parties du corps. Il existe deux systèmes de communication au sein de l'organisme qui permettent aux différents organes de fonctionner de manière coordonnée : le système nerveux et le système humoral. L'organisme fait usage soit du système nerveux soit du système humoral, mais peut également combiner l'usage des deux systèmes de manière complémentaire. Le système hormonal Généralités Nous allons ici nous intéresser particulièrement au système humoral qui est basé sur la production, la transmission et la réception d'hormones. Une hormone est une substance chimique sécrétée par une glande dite « endocrine » un tissus particulier libérant des substances chimiques dans le sang, agissant sur des récepteurs spécifiques d'une cellule cible située dans un autre organe. Une hormone va donc servir de message entre l'émetteur et le récepteur, l'organe récepteur va adapter son fonctionnement en fonction du message reçu. On qualifie souvent les hormones de « neurotransmetteurs » ou de « neuromédiateurs » pour illustrer leur rôle essentiel de moyen de communication entre différents organes ou tissus. Le système humoral et l'interaction entre les glandes et tissus endocrines (les « émetteurs » et le reste de l'organisme (les « récepteurs ») et jouent un rôle très important dans la régulation de nombreuses fonctions vitales. left4858Ici les principales glandes endoctrines (les « émetteurs »).... - les glandes strictement endocrines : l'hypophyse, le thyroïde, les parathyroïdes, les surrénales et le thymus. glandes endocrines = glandes qui déverse ses produits de sécrétion dans le sang (sécrétion interne). - quelques organes qui renferment également du tissu endocrinien, mais ne sont pas des glandes exclusivement endocrines : le pancréas, les ovaires, les testicules, hypothalamus. - autres tissus et organes qui sécrètent des hormones : les reins (surrénales), l'estomac, le foie, l'intestin grêle, la peau, le coeur et le placenta. 4000020000Ici les principales glandes endoctrines (les « émetteurs »).... - les glandes strictement endocrines : l'hypophyse, le thyroïde, les parathyroïdes, les surrénales et le thymus. glandes endocrines = glandes qui déverse ses produits de sécrétion dans le sang (sécrétion interne). - quelques organes qui renferment également du tissu endocrinien, mais ne sont pas des glandes exclusivement endocrines : le pancréas, les ovaires, les testicules, hypothalamus. - autres tissus et organes qui sécrètent des hormones : les reins (surrénales), l'estomac, le foie, l'intestin grêle, la peau, le coeur et le placenta. L'hypothalamus, région située à la base du cerveau et contrôlant les grandes fonctions de l'organisme (faim, soif, éveil, régulation de la température, ...) il contrôle notamment l'activité de l'hypophyse, contrôle la sécrétion hormonale. Il existe 3 principales familles d'hormones : -les hormones dérivées de la phénylalanine, un acide aminé -celles dérivées du cholestérol, ces deux familles étant dites « stéroïdiennes » ou « stéroïdes »  -et celles dites « peptidiques », c'est-à-dire composée de plusieurs acides aminés et directement issus d'un composé peptidique transcrit via ARN et traité par des enzymes Les récepteurs Un récepteur hormonal est une protéine qui est situé dans les cellules de l'organe qui est ciblé. Il doit réagir de manière spécifique au stimulus qui lui est envoyé. Cette protéine agit comme un récepteur à laquelle se lie une hormone particulière et qu'il "reconnait", cet ensemble fonctionne comme une serrure et une clé, seule la bonne clé peut ouvrir la serrure. L'hormone une fois reconnue par son récepteur joue le rôle d'un signal déclenchant en réponse un processus ou une chaine de réactions biochimiques et processus biologiques au sein de la cellule.  Le plus souvent, le récepteur est présent sur la membrane d'une cellule (récepteur membranaire) : c'est le cas des récepteurs d'hormones peptidiques. Dans le cas des hormones stéroïdes, les récepteurs ne sont pas membranaires mais intracellulaires car les hormones peuvent franchir la paroi de la cellule et interagir directement sur le noyau et la production de protéines en activant ou inhibant certains gènes au sein de la cellule  (séquences d'ADN promoteurs). Les hormones stéroïdes sont en effet liposolubles, ce qui leur permet de franchir la membrane plasmique par simple diffusion et d'agir directement dans la cellule Il est important de noter que Le récepteur se lie parfois à une molécule de forme proche qui ne devrait normalement pas le cibler (phénomène qu'on qualifie de « leurre hormonal »). Il y a alors « perturbation endocrinienne ». C'est sur ce principe qu'agissent certains médicaments et de nombreuses drogues dont la forme moléculaire est proche de l'hormone d'origine. On s'intéresse à présent au rôle des hormones lors d'un effort sportif. On a mesuré sur une personne réalisant dans une première phase un effort physique (sport) intense et entrant dans une deuxième phase en période de récupération. Ci-dessous le relevé de la concentration sanguine (plasmique) de différentes hormones en fonction du temps pendant la période d'exercice et la phase de récupération : On constate que l'évolution de la concentration de certaines hormones est considérable au cours de l'exercice avec des variations de plus de 100% et que ces teneurs évoluent ensuite pour retrouver un niveau normal dit « flux de repos » dans la période de récupération suivant l'effort sportif. INTERVIEW MEDECIN Nous allons nous pencher plus précisément sur les mécanismes mis en oeuvre au sein de l'organisme et qui pilotent l'évolution de ces concentrations hormonales. Les hormones du sport Lors d'un effort musculaire, les cellules composant les muscles vont immédiatement avoir besoin d'un apport plus conséquent en oxygène et en « carburant » (métabolite comme le glucose qui apportent l'énergie aux cellules) etc... tous deux véhiculés par le système sanguin. Pendant l'effort, le corps et les muscles en particuliers doivent répondre à des sollicitations particulières. Des hormones vont agir pour répondre à ces besoins et adapter à la fois la quantité de sang apportée aux cellules (rythme cardiaque, pression sanguine, diamètre des vaisseaux sanguins) ainsi que la composition sanguine. Nous allons ici décrire ces hormones et leur fonctionnement : Hormones agissant à court terme: la réponse immédiate de l'organisme CATECHOLAMINES: Les hormones médullosurrénales sont sécrétées par les glandes surrénales situées au-dessus du rein. Plus précisément dans la partie interne des glandes qui sécrète des molécules dites « catécholamines ». Il existe trois principales hormones médullosurrénales : l'adrénaline, la noradrénaline et la dopamine. L'adrénaline et la noradrénaline agissent lors de l'effort physique et de la pratique sportive en particulier. Les hormones médullosurrénales sont transportées par le sang et sont éliminées dans les urines. Elles sont toutes synthétisé à partir de la phénylalanine, un acide aminé issu directement de la transcription de l'ARN par les ribosomes, cette molécule va ensuite être hachée, modifié par des enzymes ce qui ainsi provoquer la création de ces hormones. En voici la synthèse : Adrénaline et Noradrénaline Elles ont plusieurs types d'actions et agissent simultanément sur plusieurs organes ou types de tissus : Elles vont avoir une action cardio-vasculaire: -L'adrénaline accélère et renforce les contractions cardiaques et donc le débit cardiaque augmente. De plus elle va avoir des effets de vasoconstrictions et de vasodilatations, c'est-à-dire de contraction et dilatation des vaisseaux. La noradrénaline va elle n'avoir que des effets de vasodilatations. Ces deux hormones peuvent donc entrainer une hypertension par la combinaison d'un rythme cardiaque accéléré et de vaisseaux contractés au diamètre plus réduit. L'adrénaline et la noradrénaline vont aussi avoir une action métabolique: -Dans le foie, l'adrénaline et la noradrénaline convertissent du glycogène en glucose excrété dans le sang. L'adrénaline et la noradrénaline inhibent l'action de l'insuline qui diminue la quantité de glucose présente dans le sang. Elles renforcent ainsi la capacité de mobilisation des réserves glucidiques. Elles ont également une action sur la mobilisation des réserves graisseuses de l'organisme en facilitant leur conversion en métabolite assimilable par les cellules (on parle de lipolyse). Elles auront une action sur les poumons: -Les bronches vont se dilater entrainant une augmentation de l'absorption d'oxygène au niveau des poumons répondant à une augmentation de consommation d'oxygène au niveau des muscles. 19399254993005Ces 2 molécules possèdent un cycle commun, 3 groupes alcool en commun et un squelette carboné identique, elles diffèrent seulement par la présence d'un groupe amine chez la noradrénaline. Ces molécules, lorsqu'elles sont synthétisées, sont incolores car elles ne possèdent un système conjugué que de seulement 3 doubles liaisons 00Ces 2 molécules possèdent un cycle commun, 3 groupes alcool en commun et un squelette carboné identique, elles diffèrent seulement par la présence d'un groupe amine chez la noradrénaline. Ces molécules, lorsqu'elles sont synthétisées, sont incolores car elles ne possèdent un système conjugué que de seulement 3 doubles liaisons La noradrénaline et l'adrénaline diffèrent principalement de façon quantitative Dopamine : La dopamine appartient à la même famille de molécules les catécholamines. C'est un neurotransmetteur physiologique dont la production augmente dans une situation de stress, d'urgence (ou bien, moins couramment, dans le cas d'une sensation de vive douleur, de froid, d'hypoxie, d'hypotension ou d'hypoglycémie insulinique). Elle est synthétisée par l'Hypothalamus Sa production entraîne une augmentation de la fréquence cardiaque, du rythme cardiaque, de la pression artérielle, ainsi que la dilatation et la constriction des bronches et des vaisseaux sanguin. Le débit sanguin dans l'appareil digestif s'accroît, le taux de glucose dans le sang et la teneur en sodium dans l'urine également. Malgré ces nombreux effets, la dopamine est la catécholamine la moins arythmogène, c'est-à-dire la moins susceptible de troubler le rythme cardiaque. 37071305150485Cette molécule, comme toutes les catécholamines, possède le même cycle et ces 2 groupes alcool, mais contrairement à l'adrénaline et à la noradrénaline, elle ne possède pas de groupe alcool le long de son squelette carboné. 00Cette molécule, comme toutes les catécholamines, possède le même cycle et ces 2 groupes alcool, mais contrairement à l'adrénaline et à la noradrénaline, elle ne possède pas de groupe alcool le long de son squelette carboné. Elle augmente également la productivité et la vigilance, et entraine des effets similaires à l'alcool ou à la drogue (elle peut rendre dépendant). CORTICOSTEROIDES : Cortisol : Le cortisol est fabriqué par les glandes surrénales mais contrairement aux catécholamines, il est sécrété dans la zone corticale de la glande. Son rôle principal est la régulation de l'organisme et du métabolisme des aliments. Les corticostéroïdes vont quant à eux, pénétrer la cellule et agir directement dans le cytoplasme sur la production des protéines. -Actions métabolique glucido-protéique: Elle va causer l'augmentation de la glycémie, en effet elle va activer dans le foie des enzymes permettant de produire du glucose qui sera libéré dans le sang afin d'augmenter la glycémie. Elle va aussi favoriser la production de glucose à partir de substrats non-glucidique pour maintenir une glycémie constante. De plus il va stimuler la dégradation protéique et graisseuse ainsi que des lipides (lipolyse) : le fait de maigrir en pratiquant du sport est donc en partie dû par le cortisol. -Action immunologique*: Le cortisol a aussi une action anti-inflammatoire, elle a donc une action immunosuppressive. Elle régule aussi le cycle circadien* c'est à dire tous les processus biologiques et physiologiques qui ont une oscillation durant 24 heure. Aldostérone : 38411153926840Ces molécules sont identiques, excepté un groupe cétone en plus chez l'aldostérone et un groupe alcool en plus chez le cortisol. Ce squelette carboné identique est la base même de la classification chimique de ces molécules en grandes familles. 00Ces molécules sont identiques, excepté un groupe cétone en plus chez l'aldostérone et un groupe alcool en plus chez le cortisol. Ce squelette carboné identique est la base même de la classification chimique de ces molécules en grandes familles. -agit en réponse à des taux anormalement élevés de certains produits dans le sang comme le potassium (symbole K) qui peuvent provoquer des crampes ou des troubles du rythme cardiaque. L'aldostérone agit sur une kaliémie trop élevée en éliminant le potassium et en rééquilibrant la teneur en sodium dans le sang. PANCREATIQUES : Hormones peptidiques produites par le pancréas Hormones qui vont surtout agir sur la glycémie en stimulant la synthèse de glycogène stocké dans le foi qui va être changée en glucose. Glucagon : hyperglycémiante forte A lors de l'effort car le muscle a besoin de ces métabolites (29 acides aminés) Insuline : hypoglycémiante (51 acides aminés) Le glucagon et l'insuline ont des actions strictement opposées. Ces molécules sont compliquées à comparer chimiquement car il s'agit de chaîne d'acides aminés. HYPOPHYSAIRES : L'Endorphine, appelée "hormone de bien être", est fabriquée au niveau de l'hypophyse (partie du cerveau contrôlée par l'hypothalamus). Les endorphines sont des hormones peptidiques dites « opioïdes » du fait de leur proximité moléculaire avec les dérivés psychotropes issus du pavot (opium et ses dérivés : morphine, méthadone utilisés à des fins thérapeutiques ou drogues telles que l'héroïne). Elles se fixent sur les récepteurs morphiniques situés au niveau des centres régissant la douleur. Cette hormone possède des propriétés antidouleur. Elle permet de faire des efforts en durée, et parfois même de traiter certaines dépressions légères. Ce qui explique pourquoi les sportifs de haut niveau supportent plus facilement la douleur et peuvent ainsi réaliser des performances remarquables. Les sports secrétant le plus d'endorphine sont les sports énergétiques qui demandent beaucoup d'endurance. Ex: Natation, course à pied, à vélo. Hormones agissant à long terme : l'adaptation de l'organisme TESTOSTERONE : La testostérone est une hormone stéroïde du groupe des androgènes qui elle, contrairement aux autres va agir sur le long terme...Chez l'homme, elle est principalement produite par les testicules à partir du cholestérol. La principale action de la testostérone est la synthèse des protéines. La testostérone, hormone masculine, sécrétée en plus grande quantité au cours de l'effort, ne participe pas à la dégradation des molécules destinée à fournir de l'énergie, mais à la construction de protéines qui vont constituer les muscles. En effet cette hormone « androgène » favorise l'apparition de caractère masculin comme la prise de masse musculaire. Ainsi cette hormone produite par les testicules et la glande corticosurrénale va sur le long terme, renforcer le tonus musculaire, 3317240475615Bien que non sécrétée par la même glande endocrine, la testostérone a le même qualificatif que l'aldostérone ou le cortisol : Stéroïde. En effet le squelette carboné et à nouveaux identique mais le cortisol possède un groupe cétone et deux groupes alcool en plus. C'est pourquoi, en raison de leur structure chimique très proche, on classe la testostérone dans la même famille que ces 2 hormones 00Bien que non sécrétée par la même glande endocrine, la testostérone a le même qualificatif que l'aldostérone ou le cortisol : Stéroïde. En effet le squelette carboné et à nouveaux identique mais le cortisol possède un groupe cétone et deux groupes alcool en plus. C'est pourquoi, en raison de leur structure chimique très proche, on classe la testostérone dans la même famille que ces 2 hormones augmenter la masse musculaire et la concentration en testostérone dans le sang. EPO : L'érythropoïétine (EPO) est une hormone peptidique fixée à un sucre. Elle va stimuler la prolifération des cellules souches précurseurs des hématies (ou globules rouges), au niveau de la moelle osseuse, augmentant ainsi la production de ces dernières en une à deux semaines. Dans le cadre d'un effort physique, l'EPO va être particulièrement sollicitée pour augmenter la production de de globules rouges et optimiser l'apport en dioxygène aux muscles pour que ces derniers soient mieux alimentés en dioxygène. HORMONE DE CROISSANCE : Cette hormone peptidique, composé de 151 acides aminés, est une hormone produite au niveau de l'hypophyse dans le cerveau. Cette hormone, comme la Testostérone, va accélérer la production des cellules et sur le long terme, augmenter durablement la glycémie. Elle est particulièrement sécrétée lors du sommeil, après un effort musculaire, et dans les cas d'acromégalie. Cette hormone se fixe sur la membrane plasmique des cellules cibles. CONCLUSION Rebouclons sur les commentaires recueillis auprès des sportifs, joggeurs occasionnels ou réguliers et présentés au début de notre exposé : L'accélération du rythme cardiaque au début de l'effort : c'est l'action combinée de l'adrénaline et de la noradrénaline. La sensation de chaleur est liée à la vaso-dilatation, mise en oeuvre pour évacuer la chaleur produite par les muscles et pour améliorer l'irrigation des muscles. Cette dilatation des vaisseaux sanguins est pilotée par l'action des hormones médullosurrénales. L'effet de « deuxième souffle » qui vient après une première phase d'effort, on peut y voir l'action de du glucagon et du cortisol qui se traduit par une meilleure irrigation des muscles en oxygène et en métabolite, une stabilisation du rythme cardiaque Le « bien-être » pendant et/ou après la course est directement corrélé à la production d'endorphine qui a vocation au départ à atténuer la douleur musculaire générée par l'effort et faciliter la récupération. Auprès des sportifs réguliers c'est cette même hormone (ou plutôt son absence) qui va provoquer le besoin ou l'envie physique de faire du sport « pour se sentir bien ». La proximité moléculaire de cette hormone avec des substances psychotropes explique également qu'on puisse être un « drogué de sport » notamment dans le domaine des sports d'endurance. Les hormones agissant sur le long terme vont voir leur effet au travers de l'entrainement sportif (renforcement de la masse musculaire, augmentation du nombre de globules rouges). Il est à noter que ces mêmes hormones, produites de manières synthétiques, peuvent être utilisées notamment dans le dopage pour les sportifs professionnels dans la recherche de performance accrue (Testosterone, EPO). Le taux de ces hormones observés dans les analyses sanguines sont parfois difficiles à interpréter et permettent aux sportifs dopés de ne pas être facilement détectés, contrairement à l'usage d'hormones de synthèse à action immédiate comme adrénaline et toutes les cortico-stéroïdes agissant immédiatement sur la glycémie.