HORMONE DE CROISSANCE (SOMATOTROPINE): STRUCTURE, FONCTIONS - LA BIOLOGIE - 2025

La somatotropine (STH) ou hormone de croissance (GH en abrégé) est une protéine relativement petite produite au niveau de l'adénohypophyse et impliquée dans les processus de développement, la croissance longitudinale de l'organisme et le contrôle de divers processus métaboliques.

C'est une hormone non glandotrope. Les hormones glandotropes de l'hypophyse exercent leurs effets par la modification de la synthèse et la libération d'autres hormones produites dans d'autres glandes endocrines à la périphérie de l'organisme.

Modification hormonale de l'hypophyse (Source: Dubaele / Domaine public, via Wikimedia Commons)

Les hormones glandotropes sont, par exemple, l'adrénocorticotrophine (ACTH), les gonadotrophines (FSH et LH) et la thyréostimuline (TSH).

Les hormones non glandotropes, quant à elles, et qui incluent la prolactine et l'hormone de croissance, agissent sans l'aide d'aucune autre glande endocrine, puisqu'elles exercent leurs actions directement sur les cellules cibles dont elles régulent les activités.

Structure

L'hormone de croissance est une protéine relativement petite qui se présente sous plusieurs isoformes. L'isoforme principale est composée d'environ 191 acides aminés, a un poids moléculaire de 22 kDa et provient d'un peptide précurseur plus long (pré-GH) de 28 kDa, qui est également sécrété mais n'a pas de fonctions physiologiques.

Dans sa structure, la somatotropine semble évolutivement homologue à la prolactine et à la somatomamotropine chorionique (CS), cette dernière produite dans le placenta. Telle est la similitude que les trois sont considérés comme formant une famille hormonale.

Structure approximative de l'hormone de croissance (Source: Роман Беккер, via Wikimedia Commons)

La structure secondaire de la somatotropine présente 4 hélices alpha stabilisées avec deux ponts disulfure, dont la configuration est nécessaire à l'interaction de l'hormone avec son récepteur.

Un fait lié à la structure, et qui mérite d'être souligné, est représenté par le fait que malgré le fait que les hormones de croissance d'espèces différentes présentent des similitudes remarquables avec l'humain, seules ces dernières, et celles des primates, exercent des effets significatif chez les humains.

Caractéristiques

Les fonctions de la somatotropine sont généralement décrites comme celles associées au développement et à la croissance de l'organisme. Également ceux associés au métabolisme, qui comprennent les modifications du métabolisme des lipides et du glucose favorisées par l'hormone.

Cependant, les fonctions de croissance peuvent également être considérées comme métaboliques, car elles impliquent des fonctions anaboliques associées à la synthèse des protéines, ce qui n'exclut pas certaines autres fonctions sans association directe avec le métabolisme, comme la prolifération cellulaire.

Certaines des fonctions ou actions affichées par la somatotropine sont exercées par cette hormone directement sur ses tissus blancs, mais beaucoup d'entre elles sont réalisées par d'autres substances dont la synthèse et la libération sont stimulées par l'hormone de croissance.

Synthèse IGF

La première ligne d'action de la somatotropine est précisément la synthèse de ces substances appelées facteurs de croissance insulinoïdes (IGF), dont les types 1 et 2 ont été identifiés. Elles sont désignées par IGF1 (le plus important) et IGF2, selon leur acronyme en anglais.

Ces facteurs étaient initialement connus, et sont toujours désignés, comme médiateurs de l'activité de la somatotropine ou des somatomédines C (IGF1) et A (IGF2) ou encore comme activité insulinomimétique non supprimable (NSILA). Ils sont synthétisés par de nombreux types de cellules, mais sont principalement produits dans le foie.

Les actions de STH et IGF1 sont très diverses. Certaines sont exercées par chacune de ces substances indépendamment, parfois en conjonction et en synergie, et parfois elles agissent de manière antagoniste.

Induction de croissance

C'est l'une des actions les plus importantes promues par la somatotropine, mais réalisée en conjonction avec l'IGF1. Bien que les deux induisent la croissance de nombreux tissus corporels, leur effet le plus important est sur la croissance du squelette.

Ce résultat final est produit par divers effets induits par l'hormone et l'IGF1. Ils comprennent l'augmentation du dépôt de protéines par les cellules chondrocytaires et ostéogéniques, l'augmentation du taux de reproduction de ces cellules et la conversion des chondrocytes en cellules ostéogéniques; tout cela conduit au dépôt d'os nouveau.

Au cours de la croissance et du développement de l'organisme, et avant la fermeture des épiphyses osseuses, un nouveau cartilage est déposé dans les épiphyses suivi de sa conversion en nouvel os, avec lequel les diaphyses sont allongées et les épiphyses se séparent.

La consommation progressive de cartilage épiphysaire l'épuise et l'os ne peut pas continuer à croître. À la fin de l'adolescence, la diaphyse et l'épiphyse fusionnent alors à chaque extrémité, et la croissance en longueur des os longs ralentit et s'arrête finalement.

Un deuxième mécanisme peut expliquer l'augmentation de l'épaisseur des os. Les ostéoblastes périostés déposent un nouvel os sur l'ancien et les ostéoclastes éliminent l'ancien os. Si la vitesse de dépôt dépasse la vitesse d'élimination, l'épaisseur augmente.

Comme l'hormone de croissance exerce une stimulation intense sur les ostéoblastes, sous ses effets l'épaisseur des os peut continuer à augmenter, bien que leur longueur ne change plus du fait de la fermeture des épiphyses.

Amélioration du dépôt de protéines dans les tissus

Cet effet peut être obtenu grâce à différents mécanismes: augmentation du transport des acides aminés à travers les membranes cellulaires, augmentation de la traduction de l'ARN au niveau du ribosome, augmentation de la transcription de l'ADN à l'ARN dans le noyau et réduction catabolisme des protéines et des acides aminés.

Autres actions métaboliques

Dans les tissus adipeux, l'hormone de croissance favorise la lipolyse et la libération d'acides gras dans la circulation sanguine, augmentant ainsi sa concentration dans les fluides corporels. Parallèlement, elle favorise la conversion des acides gras en acétyl coenzyme A et leur utilisation comme source d'énergie dans tous les tissus.

La stimulation de l'utilisation des graisses, associée à l'accumulation de protéines en raison de son effet anabolisant, conduit à une augmentation des tissus maigres.

L'augmentation de la mobilisation des graisses peut être si élevée que le foie produit de grandes quantités d'acide acétoacétique conduisant à la cétose et une stéatose hépatique peut se développer.

En ce qui concerne le métabolisme des glucides, les effets de la somatotropine comprennent une diminution de l'absorption du glucose dans les tissus adipeux et musculaires squelettiques, une augmentation de la production hépatique de glucose et une augmentation de la sécrétion d'insuline.

Tous ces effets sont appelés diabétogènes et une sécrétion élevée d'hormone de croissance peut reproduire les troubles métaboliques qui accompagnent le diabète de type II non insulino-dépendant.

Autres fonctions

Les actions anaboliques et mitogènes de la GH et de l'IGF1 se manifestent également dans la croissance et la fonction du cœur, du foie, de la rate, de la thyroïde, du thymus et de la langue. L'hormone peut contribuer à l'épaississement de la peau, à la stimulation des glandes sudoripares et à la croissance des cheveux.

Dans les reins, il augmente le taux de filtration glomérulaire et la synthèse du calcitriol, favorisant ainsi non seulement la croissance, mais également la minéralisation osseuse. Il favorise également l'érythropoïèse et la synthèse du fibrinogène et la réponse immunitaire par stimulation des lymphocytes T et des macrophages.

Récepteurs de la somatotropine

Les actions de la somatotropine, y compris la promotion de la synthèse de facteurs de croissance de type insuline, sont médiées par sa liaison à des récepteurs spécifiques exprimés sur les membranes cellulaires cibles.

Il existe deux formes de ces récepteurs, la seconde étant une variante courte (tronquée) du premier; une forme tronquée qui inhibe la fonction du récepteur long, et si elle devient surexprimée, elle produirait une insensibilité tissulaire à l'hormone.

Le récepteur long est composé de 638 acides aminés et a un domaine extracellulaire de 250, une hélice alpha transmembranaire d'environ 38 et un domaine intracellulaire de 350 acides aminés. Chaque molécule de somatotropine finit par se lier à deux molécules de récepteur et provoquant ce que l'on appelle la dimérisation du récepteur.

Cette dimérisation active les protéines kinases JAK2 situées aux extrémités intracellulaires de chaque monomère récepteur, et ces kinases actives phosphorylent d'autres substrats tels que STAT5 et le récepteur de la somatotropine lui-même.

Les molécules de STAT5 phosphorylées subissent également une dimérisation qui en fait des régulateurs très précis de l'expression des gènes et de la synthèse des protéines.

Production

La somatotropine est synthétisée au niveau des cellules somatotropes de l'adénohypophyse. Ces cellules sont intensément colorées avec des substances acides, c'est pourquoi elles sont également appelées acidophiles. Ensemble, ils constituent le groupe cellulaire le plus abondant de la glande puisqu'ils représentent 50% du total des 5 types différents.

Il existe un complexe génétique de 5 gènes sur le bras long du chromosome 17 humain qui code les différentes isoformes de l'hormone de croissance et de la somatomamotrophine chorionique humaine (hCS).

L'un d'eux est hGH-N ou normal, qui code la forme la plus abondante d'hormone de croissance humaine, qui est celle de 22 kDa mentionnée et représente 75% de l'hormone de croissance totale en circulation.

Son ARN messager subit un «épissage» pour produire une forme plus petite de l'hormone, 20 kDa, qui manque de résidus d'acides aminés 32-46 et représente 10%.

Un deuxième gène (hGH-V) est exprimé principalement dans le placenta et code pour une forme variante de hGH dont seules des quantités significatives apparaissent dans la circulation pendant la grossesse. Les 3 autres gènes codent pour des isoformes de la somatomamotropine chorionique humaine.

Libération

Tant la synthèse que la sécrétion ou la libération de l'hormone de croissance sont régulées par des facteurs stimulants et inhibiteurs de ces fonctions.

Influences stimulantes

Les principales influences humorales qui stimulent la synthèse et la sécrétion de la somatotropine comprennent les peptides GHRH (hormone de libération de l'hormone de croissance) et la ghréline.

L'hormone de libération de l'hormone de croissance (GHRH) est un peptide hypothalamique qui existe en deux variantes de 40 et 44 acides aminés respectivement. Elle conduit dans les cellules somatotrophes à la synthèse de l'AMPc et à l'activation du facteur de transcription PIT1 spécifique de l'hormone de croissance.

La ghréline est un sécrétagogue de l'hormone de croissance endogène. C'est un peptide d'environ 28 acides aminés synthétisé au niveau de l'hypothalamus et dans l'estomac. Il agit en synergie avec la GHRH dont il favorise la libération, en même temps qu'il inhibe celle de la somatostatine. Il fonctionne grâce à des récepteurs qui activent la phospholipase C.

Certains paramètres métaboliques tels que l'hypoglycémie, de faibles taux d'acides gras libres dans le sang et des concentrations élevées d'acides aminés sont des stimuli importants pour la sécrétion de l'hormone de croissance.

Les autres facteurs stimulants qui comptent comprennent le stress aigu, la fatigue corporelle, la douleur, les stéroïdes sexuels (puberté), la dopamine, la stimulation des récepteurs α2, l'acétylcholine, la galanine, la sérotonine et la β-endorphine.

Influences inhibitrices

Ceux-ci incluent la somatostatine ou l'hormone inhibitrice de la libération de l'hormone de croissance (GHRIH) et la rétroaction négative.

La somatostatine est un peptide hypothalamique de 14 acides aminés qui inhibe la sécrétion, mais pas la synthèse, de l'hormone de croissance. Une longue variante, de 28 acides aminés, est synthétisée dans le tractus gastro-intestinal. Les deux variantes se lient au même récepteur et inhibent la synthèse d'AMP cyclique.

En ce qui concerne la rétroaction négative, la GH libérée, par action autocrine, inhibe sa propre libération ultérieure. L'IGF1 inhibe l'hormone de libération de l'hormone de croissance dans l'hypothalamus et stimule la somatostatine, tandis qu'il inhibe la synthèse de la GH dans l'hypophyse.

Certains paramètres métaboliques tels que l'hyperglycémie, des taux plasmatiques élevés d'acides gras libres et de faibles taux d'acides aminés sont des inhibiteurs de la sécrétion de somatotropine.

Les inhibiteurs sont également le froid, le stress chronique, l'adiposité, la progestérone, les déficits d'hormones thyroïdiennes, les déficits ou excès de cortisol et la stimulation des récepteurs adrénergiques β2.

Dose

L'utilisation thérapeutique de l'hormone de croissance biosynthétisée est indiquée pour le traitement des affections dans lesquelles une déficience de sa sécrétion a été mise en évidence, dans le nanisme de l'hypophyse et chez les petits enfants dus au syndrome de Turner.

L'administration se fait sous la forme d'une solution injectable reconstituée à partir d'un flacon contenant un lyophilisat avec 40 UI de l'hormone biosynthétique, et à laquelle sont ajoutés les 2 ml de solution de chlorure de sodium à 0,9% qui l'accompagnent.

En cas de déficit en hormone de croissance chez l'enfant, entre 0,07 et 0,1 UI / kg de poids corporel par jour est recommandé. Dans le syndrome de Turner 0,14 UI / kg de poids corporel par jour. Pour un déficit en hormone de croissance chez l'adulte: 0,018 à 0,036 UI / kg de poids corporel par jour.

Modifier les effets

L'administration thérapeutique d'hormone de croissance peut être accompagnée de certains effets secondaires indésirables tels qu'une hypersensibilité manifeste par urticaire généralisée, une hypoglycémie à jeun, une inflammation au site d'injection et des maux de tête temporaires.

Le développement d'une certaine hypertension intracrânienne bénigne a été décrit, plus fréquente chez l'enfant et moins chez l'adulte.

En ce qui concerne le métabolisme des glucides, le développement d'un diabète sucré a été rapporté chez des patients traités par l'hormone de croissance.

En ce qui concerne le système musculo-squelettique, il existe des preuves de myosite inflammatoire avec myalgie et faiblesse musculaire, produites non pas par l'hormone, mais peut-être par le métacrésol utilisé comme conservateur dans la formule.

Une gynécomastie, une anémie et une pancréatite aiguë ont été signalées.

Références

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