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phase de résistance du stress

activité

Si l'exposition à l'agent stresseur persiste, l’organisme entre en phase de résistance
Peu de temps après la première phase, de nouvelles hormones, les glucocorticoïdes (le cortisol par exemple), sont sécrétées. Ces hormones augmentent le taux de sucre dans le sang pour apporter l'énergie nécessaire aux muscles, au cœur et au cerveau et y maintenir un niveau constant de glucose. L’organisme se prépare aux dépenses énergétiques que nécessite la réponse à la situation stressante.

TRAVAIL: Construire un schéma fonctionnel montrant comment se mettent en place les différentes réponses physiologiques lors de la phase de résistance d'un stress aigu.



Aide à la résolution:

- montrer que le système nerveux est impliqué dans la réponse immédiate à l'agent stresseur.

- identifier le rôle des cellules du cortex surrénalien et indiquer dans quelles conditions elle sont activées

- exploiter les expériences pour identifier le rôle du cortisol

L'intervention du système nerveux

Les structures cérébrales impliquées dans la phase de résistance du stress aigu.


Les différentes structures du système limbique* projettent leurs neurones vers deux régions particulières de l’hypothalamus: le noyau pré-optique (NPO) et le noyau paraventriculaire (NPV). Les neurones du NPV synthétisent une molécule appelée CRH (de l'anglais Corticotropin Releasing Hormone), qu’ils sécrètent dans le sang lorsqu’ils sont activés.

L’activation ou l’inhibition des neurones du NPV dépend de la somme des signaux en provenance des différentes aires cérébrales du système limbique. Voir expériences 1 et 2


Le système limbique* regroupe différentes régions du cerveau impliquées dans les émotions (agressivité, peur, plaisir...).

Il communique avec de nombreuses structures de l’organisme (aires cérébrales, organes cibles) par des messages hormonaux et nerveux.

Le système limbique interagit notamment avec des neurones du tronc cérébral (zone située entre le cerveau et la moelle épinière) qui eux-mêmes communiquent, au niveau de la moelle épinière, avec d’autres neurones, comme ceux contenus dans le nerf splanchnique.



Expérience 1: Etude de l’activation des neurones du noyau paraventriculaire (NPV)

Dans un échantillon de 70 rats âgés de 1 à 24 mois, la moitié sont immobilisés pendant une heure (condition stressante) pendant que l’autre groupe ne subit aucun traitement. Une heure après la fin de l’immobilisation, leur hypothalamus est prélevé et des coupes histologiques sont réalisées.


Expérience 2 : étude des conditions de sécrétion de la CRH.

Des moutons sont soumis à une phase de stress (présentation d’un chien, prédateur potentiel du mouton). La concentration de CRH hypothalamique (au sein du noyau paraventriculaire) et de cortisol sanguin sont mesurés avant, pendant et après le stimulus stressant.



L'hypothalamus est relié par des capillaires sanguins à une glande située sous le cerveau, l'hypophyse. Celle-ci produit également de nombreuses hormones, dont l'ACTH (de l'anglais Adreno Cortico Trophic Hormone) . Voir expérience 3


Expériences 3 : Etude de l’action de la CRH sur l’hypophyse antérieure.

Sur des rats anesthésiés, les cellules de l’hypophyse antérieure sont microperfusées avec de la CRH pendant trois minutes à une concentration donnée. On analyse en même temps la libération dans le sang d’une molécule synthétisée par les cellules hypophysaires: l’ACTH.












le rôle de la glande surrénale

Glandes surrénales et stress

Les glandes surrénales, sont deux organes situés dans la cavité abdominale, au-dessus de chaque rein.

La coupe transversale d'une glande surrénale montre qu'elle est entourée de tissu adipeux et comporte deux zones distinctes :

  • au centre , la médullosurrénale formée de vaisseaux sanguins et de cellules qui sécrètent l'adrénaline (colorées en bleu sur la lame). Ces cellules sont connectées à des neurones du nerf splanchnique
  • en périphérie , le cortex surrénalien sécrète une autre hormone, également impliquée dans le stress.
Situation des glandes surrénalesCoupe schématique d'une glande surrénale


Étude de l’action de l’ACTH sur la glande corticosurrénale.

Des cellules de la glande cortico-surrénale sont prélevées chez des dorades royales et maintenues en vie dans un milieu de Ringer (liquide physiologique). Leur sécrétion de cortisol est suivie au cours du temps avant, pendant et après l’ajout d’ACTH.




les rôles du cortisol

Quelques effets du cortisol

De très nombreuses cellules de l'organisme possède des récepteurs au cortisol. Ainsi, le cortisol a plusieurs organes cibles et de nombreux effets.

Le cortisol agit sur le foie en stimulant une de ses fonctions: la néoglucogenèse:




la sortie de stress

COMMENT L'état physiologique de stress aigu prend-il fin?


Le stress perturbe l’équilibre physiologique et psychologique des individus. La régulation de la concentration sanguine du cortisol semble être primordiale. Une hyper- ou hypo-sécrétion de cortisol est à l’origine de pathologies : c’est le stress chronique.
Mettre fin rapidement et efficacement à cet état de stress est indispensable pour assurer la survie et la reproduction dans un environnement variable.
Le phénomène qui permet un retour a l'équilibre des différents paramètres physiologiques est appelé résilience et aide l’individu à surmonter le stress.

La capacité de résilience semble être variable selon les individus. Cette variabilité aurait des origines génétiques, mais aussi environnementales (style de vie, interactions sociales).






Activité C

Un système de régulation, en biologie, peut se définir comme un ensemble de processus capables de maintenir une variable biologique a une valeur de référence en compensant négativement ses variations a la hausse, et en compensant positivement ses variations a la baisse.
Le taux sanguin d’une hormone est soumis en permanence a des perturbations de sa valeur de référence (la sécrétion de l’hormone augmente sa concentration sanguine, tandis que la dégradation naturelle de l’hormone et sa fixation sur les cellules-cibles la diminuent). ce taux sanguin est perçu en permanence par des capteurs, qui transmettent cette information a un centre de contrôle. celui-ci est capable d’agir sur des organes effecteurs afin qu'ils ramènent le taux sanguin de l’hormone à sa valeur de référence.
Tous ces éléments constituent une boucle de régulation.
En effet, après avoir été corrigée, la valeur de la variable est réinsérée dans le système. ce retour constitue une boucle de rétroaction négative.


Proposez un schéma bilan montrant comment les interactions entre le système nerveux et le système endocrinien (producteur d'hormones) permettent la mise en oeuvre d’une boucle de rétrocontrôle négatif (voir modèle) en cas de stress aigu.


Aide à la résolution:

Niveau 1: construire La boucle de régulation du cortisol sur une feuille

niveau expert: construire La boucle de régulation du cortisol avec le logiciel edu-modèle

https://svtanim.pagesperso-orange.fr/Stress.htm

edu modele

un modèle simple de système de régulation

Un système de régulation, en biologie, peut se définir comme un ensemble de processus capables de maintenir une variable biologique à une valeur de référence en compensant négativement ses variations à la hausse, et en compensant positivement ses variations à la baisse.
Le taux sanguin d’une hormone est soumis en permanence à des perturbations de sa valeur de référence (la sécrétion de I’hormone augmente sa concentration sanguine, tandis que la dégradation naturelle de I’hormone et sa fixation sur les cellules-cibles la diminuent). Ce taux sanguin est perçu en permanence par des capteurs, qui transmettent cette information à un centre de controle. Celui-ci est capable d’agir sur des organes effecteurs afin qu'ils ramènent le taux sanguin de I’hormone à sa valeur de référence.
Tous ces éléments constituent une boucle de régulation.
En effet, après avoir été corrigée, la valeur de la variable est réinsérée dans le systéme. Ce retour constitue une boucle de rétroaction négative.

Activité A

LA RESILIENCE : RETOUR A LA NORMALE APRES UN STRESS AIGU

Lors d'un stress aigu, des perturbations se produisent au niveau de l'organisme. Il en résulte la production d'hormones telles que l'adrénaline et le cortisol qui vont agir sur des organes cibles. Le complexe hypothalamo-hypophysaire intervient dans cette sécrétion de cortisol comme cela a été vu précédemment.

Comment peut-on expliquer le retour à la normale après un stress aigu ?

PARTIE A

Des étudiants en endocrinologie émettent l’hypothèse qu'une trop forte hausse du taux de cortisol peut finir par inhiber le complexe hypothalamique et ainsi diminuer la sécrétion de ce cortisol lui-même.

A l'aide de l'étude des documents, montrer :
- qu'un phénomène de résilience a bien lieu (doc 1),
- que l'hypothèse des étudiants en endocrinologie est validée (docs 2 et 3).


Activité B

LA RESILIENCE : RETOUR A LA NORMALE APRES UN STRESS AIGU

Lors d'un stress aigu, des perturbations se produisent au niveau de l'organisme. Il en résulte la production d'hormones telles que l'adrénaline et le cortisol qui vont agir sur des organes cibles. Le complexe hypothalamo-hypophysaire intervient dans cette sécrétion de cortisol comme cela a été vu précédemment.


Comment peut-on expliquer le retour à la normale après un stress aigu ?


PARTIE B

On souhaite vérifier que le cortisol se fixe aux récepteurs cytoplasmiques des cellules de l'hypothalamus.


A l'aide du logiciel Libmol et du fichier 2Q1V, vérifier que le cortisol se fixe au récepteur cytoplasmique de l'hypothalamus.
Pour cela : - pour vous repérer, vérifier que le récepteur (la plus grosse molécule) est de nature protéique (donc codé par un gène) et pas le cortisol (une des petites molécules)
- mettre en évidence de façons différentes les deux molécules : le cortisol et le récepteur (modifier les couleurs et formes) et vérifier qu'elles semblent bien associées- La 3ème molécule sera à masquer.
- préciser le nom des acides aminés du site de fixation du cortisol (mettre en évidence les plus proches du cortisol)
- pour observer les formes complémentaires du cortisol avec le récepteur, mettre ensuite les deux molécules en sphères puis faire une coupe.

Fiche technique libmol

procotocole
pour l'activité B

AIDE à la résolution:


1°) Afin de vérifier que le cortisol se fixe au récepteur cytoplasmique de l'hypothalamus :

1. Ouvrir le logiciel à l’adresse : libmol.org

2. Afficher le récepteur et le cortisol : Fichier / Rechercher dans la Protein Data Bank / Ecrire 2Q1V ( Cliquer sur Ancestral corticoid receptor in complex with cortisol

3. Vérifier que le récepteur (la plus grosse molécule) est de nature protéique (donc codé par un gène) et pas le cortisol (une des petites molécules au centre du récepteur) : dans Commandes / Colorer / Sélectionner Nature (indications en bas de l'écran) (une autre molécule apparaît : il s'agit du glycérol qui sera à masquer)

4. Afficher le récepteur en rubans violets : onglet Commandes / Protéines / Rubans

5. Afficher le cortisol en sphères rouges :

- Onglet Séquence / désélectionner la chaîne en cliquant sur A. Les éléments désélectionnés apparaissent sur fond blanc dans la séquence.

- Sélectionner le cortisol (PDN, en bas de la colonne de la chaîne A, c'est écrit en rouge). Les éléments sélectionnés apparaissent sur fond bleu dans la séquence. Choisir la couleur rouge et mettre en sphères - Désélectionner PDN Sélectionner le glycérol GOL Tout en bas, cliquer sur Masquer, ainsi GOL disparaît (car on n'en a pas l’utilité)

2°) Afin de déterminer quels sont les acides aminés impliqués dans la liaison du cortisol sur son récepteur :

1. Utiliser l’onglet Interaction / Avec un ligand, puis sélectionner dans la liste des ligands le cortisol. Cliquer ensuite sur « Créer une nouvelle représentation ».

2. Dans la « liste des représentations », cliquer sur celle que vous vient d'être créée. La liste des acides aminés entourant le cortisol apparaît, ainsi que les types de liaisons entre ces acides aminés et le cortisol. Régler la « distance à la cible » en utilisant l’icône des paramètres . La régler au minimum.

3. Relever les acides aminés du site de fixation étant situés au minimum.

4. Colorer les acides aminés et les mettre en sphères : Cible / Entourage / Sphères / Colorer résidus

3°) Pour observer les formes complémentaires du cortisol avec le récepteur, mettre le récepteur en sphères puis faire une coupe.

Pour cela : Faire une coupe dans le récepteur :

- Utiliser l’outil « Paramètres » en haut à droite

- Augmenter la « Position du plan de coupe avant ». Si le menu des paramètres gène l'observation de la coupe, déplacer la molécule en faisant clic droit / glisser sur sa représentation.