Physiologie du stress, système nerveux autonome (SNA) et Adrénaline (Adr)

1- Physiologie du Stress

Schématiquement, le déroulement physiologique de la réponse non spécifique adaptative à un « stresseur » se fait en 3 temps et des rétrocontrôles négatifs.

1er temps : Phase d’alarme

Le cerveau soumis à un évènement perturbateur stressant stimule l’hypothalamus responsable d’une double activation des hormones et neuromédiateurs de l’axe du stress, les catécholamines (adrénaline ADR, noradrénaline NorADR) :

  • Périphérique : via le Système nerveux autonome (SNA) sympathique, les médullosurrénales synthétisent ADR et NorADR, messagers hormonaux hydrosolubles responsables des effets stimulants cardiovasculaires de la réaction de l’organisme soumis à un stress. Malgré leur hydrosolubilité les catécholamines périphériques activent le tractus solitaire via le nerf vague puis le locus coeruleus de la région médiane rostrale de la protubérance. Celui-ci va stimuler via les neurones noradrénergiques les régions cérébrales préfrontales et limbiques amygdalo-hippocampiques.
  • Centrale : activation directe du locus coeruleus par l’hypothalamus puis stimulation des régions limbiques et préfrontales riches en récepteurs alpha et béta-adrénergiques.
Physiologie du stress - Labrha

Maheu FS, Lupien SJ

Les récepteurs alpha et béta-noradrénergiques centraux sont impliqués dans l’optimisation des informations émotionnelles à mémoriser.

L’amygdale est plus particulièrement chargée de quantifier la connotation émotionnelle d’une information, c’est à dire de signifier son importance. L’hippocampe consolide la mémorisation des informations modulées par l’amygdale.

Cette phase permet une optimisation du niveau de vigilance ou attention de l’individu et prépare le corps à la réaction à l’agresseur par les effets des catécholamines sur le cœur et la circulation (ADR), en même temps que les processus de mémorisation déclarative (scène vécue) sont recrutés pour analyser la situation nouvelle au regard des expériences passées (NorADR).

2e temps : Phase de résistance

Si l’agent stressant perdure, la mobilisation des énergies de l’ensemble du corps est nécessaire, alors le système endocrinien prend la relève.

Physiologie du stress - Labrha

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Le cerveau stimule l’hypothalamus qui sécrète le CRH (corticotropin releasing hormone ou corticolibérine), lui-même stimule l’hypophyse qui sécrète l’ACTH (hormone corticotrope), qui active la sécrétion de glucorticoïdes par les corticosurrénales notamment le cortisol.

Le cortisol circulant va, entre autres actions, en périphérie, recruter par la lipolyse et surtout la glycogénolyse les sources d’énergies (glucides, graisses) nécessaires aux efforts musculaires à fournir mais il va aussi franchir la barrière hémato encéphalique grâce à sa bonne liposolubilité et agir en central sur les régions préfrontales et limbiques (hippocampe, gyrus parahippocampique, cortex enthorinal) riches en récepteurs glucocorticoïdes (GC) de type I et II.

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Maheu FS, Lupien SJ

La cortisone est classiquement reconnue pour ses effets négatifs sur les capacités mnésiques des individus (taux élevés chroniques des patients dépressifs sévères) qui seraient médiés par une saturation des récepteurs glucocorticoïdes centraux. Cependant, la cortisone serait davantage modulatrice des effets d’un stress sur les capacités cognitives attentionnelles que négative, en fonction du niveau de base de la cortisolémie au moment où le patient est soumis à un stress comme l’ont montré les expériences à la Métyrapone (inhibiteur de synthèse du cortisol) ou les apports d’hydrocortisone en fonction des variations circadiennes physiologiques de la cortisolémie.

La réponse tissulaire aux glucocorticoïdes est sujette à de grandes variations interindividuelles. Ceci pourrait contribuer à expliquer les susceptibilités individuelles quant à l’apparition des effets secondaires liés aux glucocorticoïdes. Ceci complique également l’interprétation des tests dynamiques de la mesure d’intégrité de l’axe hypothalamo-hypophysaire-surrénalien.

  • Les récepteurs GC de type I (hippocampe) sélectionnent les informations stressantes à mémoriser.
  • Les récepteurs GC de type II (hippocampe et cortex préfrontal) consolident les processus de rappel et mémorisation des informations stressantes mémorisées.
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Expression du gène du récepteur aux glucocorticoïdes dans la corne d’Ammon (CA) et le gyrus denté (DG) de l’hippocampe, dans l’amygdale (AMG) et le noyau paraventriculaire (PVN) du cerveau fœtal de cobaye. SG Matthews

3e temps : Rétrocontrôle négatif sinon Phase d’épuisement

L’organisme a ses limites et ses énergies ne sont pas inépuisables. Pour renouveler les stocks énergétiques, les effets physiologiques neuroendocriniens du stress doivent s’interrompre sinon le corps entrera en phase d’épuisement. Les conditions de retour à un niveau basal de la cortisolémie sont rendues possibles par trois niveaux de boucles de rétrocontrôle de l’axe Hypothalamo-Hypophyso-Surrénalien (HHS).

  • Le cortisol circulant lui-même va influer négativement l’hypothalamus et l’hypophyse bloquant la synthèse respectivement de CRH et ACTH.
  • L’ACTH circulant freine le CRH hypothalamique.
  • Le cortex préfrontal et l’hippocampe riches en récepteurs GC, inactivent la sécrétion hypothalamique de CRH.

En réalité, les interactions complexes centrales et périphériques entre les hormones sexuelles, les catécholamines, glucocorticoïdes, neuromédiateurs (dopamine, sérotonine) méritent une meilleure compréhension. Certaines régions cérébrales riches en récepteurs béta-adrénergiques, cortisoniques et oestrogéniques impliquées dans les émotions et la mémorisation des réactions affectives tel le couple amygdalo-hippocampique du système limbique devront faire l’objet de recherches plus poussées.

Et les cytokines ?

De nombreuses études, tant cliniques qu’expérimentales, ont démontré dans la dépression une augmentation de la sécrétion de CRF et des cytokines circulantes, notamment des cytokines pro-inflammatoires IL-1β, IL-6 et IFNγ (1), et une hyperactivité de l’axe HHS ou HPA (Hypothalamic Pituitary Adrénal stress axis) (2) avec hypercortisolémie.

L’activation des cytokines pro-inflammatoires, en altérant la neurotransmission de la sérotonine, serait un des composants de la dépression. Toutefois, si le rôle du stress et l’implication des cytokines dans l’installation d’un état dépressif sont suggérés, la relation de cause à effet n’a pas été établie (3). L’état de stress post-traumatique est caractérisé au niveau neurobiologique par une hyperactivité des systèmes sympathique et HPA, avec une hypersécrétion de CRF qui perdure et une hypocortisolémie.Bien que limitées, les recherches concernant les paramètres immunologiques montrent une augmentation de l’immunité humorale et cellulaire (4).

Connues jusqu’alors pour leurs rôles de messagers de l’immunité, les cytokines s’avèrent tenir dans le SNC des fonctions beaucoup plus diversifiées concernant la transmission nerveuse, la régénération neuronale et les équilibres ioniques. Le rôle du stress dans l’expression des cytokines et réciproquement, leur fonction dans la modulation du processus d’adaptation, leurs relations directes avec les neuromédiateurs, voire leurs effets comportementaux les situent comme des acteurs centraux de l’interface entre stress, soma et psychisme. (5)

Physiologie du stress - Labrha

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Jacque C et Thurin JM

Représentation schématique des relations entre les cytokines intracérébrales et pathologies nerveuses et/ou psychiques.

  • IC : indique que la présence de cytokines dans le cerveau a été démontrée
  • ? : indique une absence de démonstration de cette présence

1-Maes M, Bosmans E, Meltzer H, Scharpé S, Suy E. Interleukin-1β: a putative mediator of HPA axis hyperactivity in major depression? Am J Psychiatry 1993; 150: 1189-93.
2-Connor T, Leonard B. Depression, stress and immunological activation: the role of cytokines in depressive disorders. Life Sci 1998; 62: 583-606.
3-De Beaurepaire R. Dépression et cytokines. Dépression 1999; 17 : 40-52.
4-Newport J, Nemeroff C. Neurobiology of posttraumatic stress disorder. Curr Opin Neurobiol 2000; 10: 211-8.
5-Jacque C, Thurin JM. Stress, immunité, physiologie du système nerveux. Medecine/Sciences 2002; 18:1160-66
6-Maheu FS, Lupien SJ. La mémoire aux prises avec les émotions et le stress : un impact nécessairement dommageable ? Médecine/Sciences 2003 ; 19 (1), 118-24

Annexe : Test à la Métyrapone

La métyrapone est un agent inhibant la 11b-hydroxylase au niveau du cortex surrénalien qui catalyse l’étape finale de la synthèse du cortisol, soit la conversion de 11-desoxycortisol en cortisol.

Le 11S n’a pas d’activité glucocorticoïde, donc n’a pas d’effet de rétrocontrôle sur la sécrétion d’ACTH. L’administration de métyrapone va inhiber la sécrétion de cortisol, stimuler la sécrétion d’ACTH qui va induire l’accumulation de 11S.

La dose habituelle de métyrapone est de 30 mg/kg administrée à minuit avec une collation légère puis le lendemain à 8 h 00 le cortisol plasmatique et le 11S sont mesurés.

  • Une valeur de 11S supérieure à 200 nmol/l signe l’intégrité de l’axe HHS, quelle que soit la valeur de cortisol.
  • Une insuffisance de l’axe HHS est présente si le dosage du 11S est inférieur à 200 nmol/l avec en parallèle une valeur basse de cortisol (< 140 nmol/l).
  • Si le 11S est < 200 nmol/l avec un cortisol > 140 nmol/l alors le test est indéterminé.

Il faut noter qu’il existe un risque de précipiter une insuffisance surrénalienne aiguë lors de l’administration de métyrapone et ce test doit par conséquent se pratiquer en milieu hospitalier.

Système nerveux autonome (SNA)

Le système nerveux autonome (S.N.A.) commande le rythme cardiaque et respiratoire, la contraction des muscles lisses, la sécrétion de nombreuses glandes. Le fonctionnement du S.N.A. se fait sans que l’individu en ait conscience. Le S.N.A. est néanmoins connecté au système nerveux central. Le système nerveux autonome peut se décomposer en deux systèmes antagonistes : le système sympathique et le système parasympathique qui fonctionnement simultanément.

Le système sympathique dilate la pupille, réduit la salivation, accélère le rythme cardiaque, élève la tension, dilate les bronches, inhibe les contractions de la vessie, hydrolyse le glycogène hépatique en glucose, ralentit les mouvements intestinaux, diminue l’activité du plexus solaire, etc.

Le parasympathique présente les effets inverses.

Pour imager, c’est un peu comme si l’organisme conduisait ses organes internes en appuyant en même temps sur les pédales du frein et de l’accélérateur… Ainsi un patient « sympathique » sera plutôt à 90 pulsations minutes de fréquence cardiaque basale et un « parasympathique » plutôt à 60 p/mn, les deux étant normaux.

Adrénaline, Noradrénaline

L’adrénaline est à la fois un neurotransmetteur et une hormone. La sécrétion d’adrénaline adapte l’organisme pour réagir à un stress. Elle le prépare notamment à des comportements de lutte ou de fuite (« fight or flight ») : accélération du rythme cardiaque, vasoconstriction, élévation de la pression artérielle, augmentation du rythme respiratoire, action hyperglycémiante, augmentation du métabolisme cellulaire. En tant que neurotransmetteur, l’adrénaline intervient essentiellement au niveau du système nerveux autonome (SNA).Elle fait partie avec la dopamine et de la noradrénaline des catécholamines.

Comme hormone, elle est synthétisée par la médullosurrénale et sa sécrétion provoque les mêmes effets que ceux exercés par le système nerveux autonome. Mais son action en tant que neurotransmetteur est rapide et brève alors que l’action résultante de la sécrétion hormonale est lente et durable.

Physiologie du stress - Labrha

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ADR : adrénaline

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