Les hormones du stress
Plusieurs hormones sont délivrées par le corps humain en cas de stress intense.
Extrait d'un interview téléphonique avec Roch Malnuit : le stress avant le saut
Extrait d'un interview téléphonique avec Roch Malnuit : le stress avant le saut
A) Les hormones provoquant les modifications physiologiques
I)Comment produit t’on ces hormones ?
Pour expliquer la façon dont ces hormones sont produites, il est nécessaire de revenir sur le fonctionnement du cerveau, et de certains organes du corps humain.
Nous allons nous intéresser au système nerveux autonome, dit SNA, qui, composé des systèmes sympathique et parasympathique, se charge de gérer les besoins du corps et du fonctionnement des organes sans que nous en soyons conscients, de manière autonome. Le système qui nous intéresse est ici le sympathique.
Ces hormones sont constamment sécrétées, mais en petite quantité. En cas d’urgence, l’ensemble du système va s’accélérer pour parer au danger potentiel. Il est intéressant de savoir que le corps ne mesure pas le danger, c’est-à-dire qu’il produit les mêmes quantités de stress qu’elle que soit l’intensité du danger.
1)Au niveau du cerveau
a)La réaction au stimulus
Nos sens captent une situation, appelée un stimulus, qui est transformé en influx nerveux. Ce dernier va au cerveau, où il est analysé par notre système limbique et est ensuite envoyé vers l’hypothalamus qui doit le traiter. L’hypothalamus est un organe appartenant au système endocrinien (produisant les hormones) qui se trouve à la base du cerveau, dans la partie appelée le diencéphale. C’est une partie du système nerveux composée de plusieurs noyaux spécialisés dans un domaine précis (sommeil, …), centre des contrôles homéostatiques (touchant à la régulation des fonctions du corps humain).
Nos sens captent une situation, appelée un stimulus, qui est transformé en influx nerveux. Ce dernier va au cerveau, où il est analysé par notre système limbique et est ensuite envoyé vers l’hypothalamus qui doit le traiter. L’hypothalamus est un organe appartenant au système endocrinien (produisant les hormones) qui se trouve à la base du cerveau, dans la partie appelée le diencéphale. C’est une partie du système nerveux composée de plusieurs noyaux spécialisés dans un domaine précis (sommeil, …), centre des contrôles homéostatiques (touchant à la régulation des fonctions du corps humain).
b)Comment se déplace l’influx nerveux dans un axone ?
Nous savons que le neurone est une cellule. Il faut savoir qu’une cellule au repos peut s’apparenter à une « pile électrique » autour de la membrane plasmique, le pôle négatif étant situé sur sa face interne et constituée d’ions K+, et le pôle positif étant sur la surface externe constituée d’ions Na+. Lorsqu’un neurone est soumis à un influx nerveux, ce qu’on appelle un potentiel d’action va se créer grâce à l’irruption d’une grande quantité d’ions Na+ DANS la cellule. Les charges vont donc s’inverser et le signal va se transmettre. La membrane se dépolarise, c’est-à-dire que chaque partie de l’axone devient l’une après l’autre positive au lieu de négative et inversement.
Cependant, les neurones qui nous intéressent sont pour la plupart myélinisés, c’est-à-dire qu’une enveloppe blanchâtre lipidique entoure leur axone, sous forme de cellules de Schwann, disposées à intervalles réguliers le long de leur axone. Ces cellules ne se touchent pas, et un espace est ainsi laissé à l’air libre, le nœud de Ranvier. Pour ce type de neurones, la propagation du signal ne peut pas s’opérer de manière continue, et l’influx doit « sauter » d’un nœud à l’autre, ce qui augmente la vitesse de propagation.
c)Comment le signal est-il transmis entre les neurones, ou entre les neurones et les muscles ?
Le passage de ce signal se fait par l’intermédiaire des synapses, structures intermédiaires. Le signal électrique traversant le neurone pré-synaptique permet d’expulser le neurotransmetteur (dans notre cas l’acétylcholine) synthétisé dans le corps cellulaire, au niveau des boutons terminaux, qui se fixe ensuite sur le neurone post-synaptique, enclenchant un nouveau potentiel d’action dans la cellule.
Ensuite, le neurone post-synaptique élimine le neurotransmetteur par destruction enzymatique.
2)A l’échelle du corps humain
a)Quelle transmission neuronale ?
Le premier neurone, dit le neurone central, part de l’hypothalamus et descend dans la moelle épinière et forme une synapse avec le neurone pré ganglionnaire, au niveau de la substance grise médullaire. Le neurone pré ganglionnaire forme ensuite une synapse (liaison entre deux neurones ou un neurone et une cellule), avec le neurone postganglionnaire situé dans un des ganglions végétatifs, répartis le long de la colonne vertébrale. Le neurotransmetteur ici utilisé est l’acétylcholine, la décharge est de type cholinergique. Ces ganglions forment alors des axones, c’est-à-dire des nerfs, qui vont dans les organes spécialisés. Les neurones transmettent les informations grâce à l’acétylcholine, neurotransmetteur, entre le neurone central et le neurone pré ganglionnaire, ou la noradrénaline entre le neurone post ganglionnaire et l’organe visé, le long de leur axone.
Dans le système précis que nous étudions, la glande médullo-surrénale est assimilable à un ganglion, qui va produire l’adrénaline et la noradrénaline, ainsi que beaucoup d’autres hormones. Elle reçoit l’information grâce à l’axone pré ganglionnaire, qui forme ensuite une synapse avec le neurone contenu dans le ganglion coeliaque.
b)Les glandes surrénales
Les glandes surrénales sont situées sur les reins. Il y en a deux, appartenant donc au système endocrinien, de petite taille (1cm d’épaisseur, 4 cm de longueur et 4 de largeur), très fragile et facilement friables.
Elles sont composées de deux parties, le corticosurrénale ( = cortex), représentant 80% de la glande, et la partie médullosurrénale, au centre, ne représentant que 20% de la glande totale. Sous l’action de l’acétylcholine, substance déversée par le nerf splanchnique, les cellules chromaffines (dans la médullosurrénale), que l’on peut apparenter à des neurones postganglionnaires, font la synthèse des catécholamines, dont l’adrénaline (80%) et la noradrénaline (20%). Les cellules n’y ont pas d’organisation particulière, mais sont à proximité de nombreux lacs sanguins veineux, qui leur permettent de déverser très rapidement les hormones produites dans l’organisme, c’est toujours très urgent. Ces lacs convergent vers la veine principale, qui draine la synthèse des hormones dans l’organisme. De très nombreux nerfs se répartissent dans la glande, ce qui montre bien que la glande se trouve au centre d’un très important système nerveux végétatif, ici le système surréno-coeliaque.
Les hormones sont véhiculées par le sang. Pour toucher leurs cellules cibles, elles quittent les capillaires sanguins et traversent le liquide interstitiel.
c)Comment la noradrénaline et l’adrénaline sont-elles synthétisées ?
Dans la médullo-surrénale, le message délivré par l’acétylcholine provoque l’assemblage d’un groupement OH sur une molécule de tyrosine (apportée par notre alimentation), et devient de la dopa. Ensuite, par décarboxylation (suppression d’un groupement CO2), l’ensemble se transforme en dopamine, à qui est ajouté un groupement OH pour la transformer en noradrénaline. Enfin, l’assemblage avec un groupement méthyle CH3 va créer l’adrénaline. Cette succession d’actions va être rendue possible grâce à des enzymes (substance permettant d’accélérer les réactions biologiques) : la tyrosine hydroxylase, puis la dopa décarboxylase, puis la dopamine ß-hydroxylase, pour finir avec la phentoramine N-méthyltransférase.
II)Comment agissent ces hormones et quelles sont leurs conséquences sur le corps humain ?
On distingue deux types d’hormones : les hormones stéroïdes qui traversent la membrane de la cellule cible et pénètrent dedans, s’alliant ensuite à une protéine dans la cellule pour modifier son fonctionnement, et les hormones protéiques, comme l’adrénaline, qui ne peuvent pas pénétrer dans la cellule cible et se fixent alors sur la membrane où des récepteurs agissent ensuite sur la cellule.
On distingue deux types
de récepteurs adrénergiques : il y a les récepteurs ß 1, 2 et 3
et alpha 1 et 2. Alpha 1 est situé sur les cellules de l’utérus,
de l’intestin et du cœur. Alpha 2 se trouve sur les cellules des neurones et
des vaisseaux, qui les contractent. ß1 se trouve sur les cellules cardiaques,
il fait augmenter la fréquence cardiaque, et ß2 sur celles des bronches
(bronchodilatation), des vaisseaux (qui les relâchent) et de l’intestin,
ils permettent également de relâcher l’utérus. ß3 est sur les cellules
graisseuses, son activation conduit à la dégradation des graisses.
L’hormone agit par
liaison avec des récepteurs couplés aux protéines G, ces protéines activant une
série de signaux impliquant certaines enzymes, jusqu’à pouvoir modifier le
fonctionnement de la cellule.
Prenons l’exemple du
récepteur ß3. La molécule d’adrénaline se fixe sur le récepteur, formant un
complexe sur lequel vient se lier une protéine G, protéine assurant ce qu’on
appelle la transduction du signal au sein de la cellule. Cette protéine est
constituée de trois sous unités protéiques, (alpha, ß et téta), et alpha
contient une molécule de guanosine diphosphate, GDP. GDP est ensuite remplacée
par de la guanosine triphosphate, ce qui provoque une division de la protéine G
en deux partie : alpha d’un coté, ß et téta de l’autre.
Toujours au sein de la
membrane plasmique, alpha va se lier avec une enzyme appelée
l’adénylate-cyclase, qui, ainsi mise en route, va pouvoir catalyser (modifier
la vitesse d’une transformation chimique) la synthèse d’AMP-cyclique, autre
messager secondaire.
Apres avoir transmis son
signal, la sous-unité alpha, désactivée, ira de nouveau se lier pour donner une
nouvelle protéine G.
L’AMPc va se déplacer au
sein du cytoplasme de la cellule, jusqu’à pouvoir activer une enzyme, la
protéine-kinase A PKA, en se logeant dans une partie de la molécule, ce qui va
entrainer la séparation de la molécule de PKA en plusieurs sous unités, qui
vont devenir actives, et catalyser d’autres enzymes, les phospharylase-kinases.
Ces dernières vont être catalysées, puis vont catalyser une autre enzymes, en
la transformant de phospharylase b en phospharylase a (forme active). Enfin,
ces enzymes vont catalyser la dégradation du glucose, et faire ainsi apparaître
plus de glucose au sein des cellules musculaires.
Toutes ces enzymes
évoquées sont en fonctionnement constant. Le rôle de l’adrénaline va donc être,
grâce à toutes ces réactions en cascade, d’accélérer le rôle des enzymes, pour
préparer le corps très rapidement à toutes éventualités.
Il est également
nécessaire de savoir qu’il y a une réaction de multiplication ; en effet,
une molécule d’adrénaline va générer plusieurs dizaines d’AMP-cyclique, qui
vont également amplifier la réaction.
Autre exemple pour le
récepteur alpha2 : Comme précédemment, la noradrénaline se fixe sur le récepteur, la
protéine G se lie au complexe, et par le même système la sous-unité alpha se
sépare du reste.
Cette étape est la même
pour tous les récepteurs couplés aux protéines G.
Par contre, tout diffère ensuite. Ici, alpha va activer la phospholipase C PLC, qui active l’inositol triphosphate IP3 qui se déplace dans le cytoplasme et active la production d’ions calcium, qui phosphorylent la calmoduline, qui active l’enzyme MLCK, qui phosphoryle la myosine, qui va se lier à l’actine pour entraîner la vasoconstriction ensuite.
2)Pour la corticosurrénale : les glucocorticoïdes, les minéralocorticoïdes
L’hypothalamus est relié à l’hypophyse, une autre partie du SNA située dans le cerveau, par la tige pituitaire. L’hypothalamus va en même temps sécréter une hormone, la CHR (cortricotropin-releasing hormone), qui va déclencher la sécrétion de l’hormone adréno-corticotrope par l’hypophyse, qui va ensuite jouer le rôle de neurotransmetteur, et va permettre à la glande corticosurrénale de produire les glucocorticoïdes et les minéralocorticoïdes.
Le cortisol est une hormone stéroïde, qui agit donc directement avec le noyau de la cellule et l’ADN. L’hormone, qui est hydrophobe, parvient à pénétrer dans la cellule en traversant la membrane plasmique et va se lier avec un récepteur, qui est ici une protéine. Ce module va former un complexe qui se dimérise (devient interdépendant) pour ensuite traverser la paroi nucléaire, se fixer sur des récepteurs de l’ADN, les « sites-accepteurs ». De l’ARN (acide ribonucléique) va être synthétisé, qui va ensuite pouvoir activer la synthèse de protéines et donc agir sur le fonctionnement de la cellule.
Cette succession d’action va entraîner plusieurs choses :
-la néoglucogénèse, la production de glucose dont le cerveau est demandeur en cas de stress ;
- la lipolyse, la dégradation des graisses pour épargner le glucose, à des fins énergétiques ;
- La dégradation des protéines, dont la récupération de leurs acides aminés permet de synthétiser des protéines plus utiles pour parer aux dangers.
Cette hormone agit aussi en aidant l’adrénaline au niveau du cerveau, permettant à l’hypophyse d’envoyer plus de signaux à la glande surrénale.
b)Les minéralocorticoïdes
Le principal représentant de cette catégorie d’hormones est l’aldostérone. En agissant dans le tubule rénal, cette hormone va permettre d’absorber le sodium et l’eau contenus dans l’urine pour augmenter la pression artérielle : le sodium permet en effet entre autre de maintenir une bonne contraction musculaire.
Schéma bilan :
Extrait d'un interview téléphonique avec Roch Malnuit : après le saut, bien-être et hormones produites
Comment le skydiver parvient-il,
quelques secondes avant le saut, à prendre la décision de l’envol ?
Le dernier neurotransmetteur mis en jeu est
la sérotonine, produite par les neurones sérotoninergiques qui se situent dans
le noyau raphé dorsal, et sont reliés à des structures de notre cerveau liées
aux émotions, comme le système amygdalien, l’hippocampe...
Elle est produite pas décarboxylation
(réaction chimique provoquant la suppression d’une molécule de CO2) d’un acide
aminé, la tryptophane, produite en grande quantité lors d’un effort sportif. La
sérotonine est ensuite dégradée en mélatonine.
Dans
le système nerveux central, par une activation des récepteurs 5-HT2
(HydorxyTryptamine), elle assure une fonction antidépressive. Le
neurotransmetteur se fixe sur le récepteur, entrainant l’activation d’une
protéine G, qui ferme un canal potassium. Le potassium s’accumule dans le
neurone, qui devient de charge positive, et s’excite, transmettant le signal de
bonheur aux autres cellules.
Ainsi, pour parvenir au site de départ du
saut, le pratiquant vient souvent de réaliser un effort sportif (escalade,
marche à pied…). Cette sérotonine produite apporte un sentiment de
décontraction, de tranquillité qui contrebalance le stress apporté par la
perspective du saut et permet au skydiver de réussir à dépasser sa peur et
sauter.
Que se passe-t-il dans les oreilles durant la
chute ?
L’oreille moyenne est une chambre remplie d’air reliée
au nez et à la gorge par la trompe d’Eustache. Le rôle de cette trompe est
d’équilibrer la pression de part et d’autre du tympan, elle est donc importante
lors de changements d’altitude.
Lors de la descente, la pression augmente mais la
pression de l’air dans l’oreille moyenne va rester faible. A une certaine
différence de pression, les trompes d’Eustache vont s’ouvrir avec une sensation
de claquement et de l’air va venir du nez ou de la bouche dans l’oreille
moyenne afin d’équilibrer la pression. Si les trompes ne s’ouvrent pas, la
personne va ressentir des bourdonnements, des sifflements, une douleur et une
baisse de l’audition.
Les maladies telles les rhumes, les infections de
l’oreille, les sinusites ou les otites sont les principaux facteurs pouvant
causer une gêne au niveau de l’oreille moyenne.
En effet, les rhumes peuvent entrainer une inflammation
de la trompe causant un gonflement des
parois qui va bloquer la circulation de l’air ; ainsi, l’équilibrage de la
pression ne pourra se faire et cela va provoquer une douleur dans l’oreille
moyenne. Il est possible de rétablir manuellement cet équilibre, par exemple en
baillant, en avalant ou en mâchant.
Contrairement à ce que l’on pourrait croire, il n’y a
pas de problème particulier en ce qui concerne les oreilles et la différence de
pression durant la chute car la perte de l’altitude n’est pas brusque, mais
progressive. Seules les variations brusques de la pression constituent un
danger pour les oreilles, les douleurs que l’on ressent quand on prend ou perd
progressivement de l’altitude sont sans gravité.
Cependant,
même en cas de légère infection, il est déconseillé de pratiquer les activités
en altitude, telles le parachutisme, le wingsuit, etc…
C)Nos expériences