L'Hypothalamus est une structure du système nerveux central, située sur la face ventrale de l'encéphale. Cette partie du cerveau est constituée de plusieurs sous-structures, appelées noyaux. Ces noyaux sont des ensembles anatomiquement indépendants de neurones qui assurent diverses fonctions. L'une des fonctions les plus importantes de l'hypothalamus est de réaliser la liaison entre le système nerveux et le système endocrinien par le biais d'une glande endocrine : l'hypophyse.
Comme son nom l'indique, cet organe est situé en dessous du thalamus, juste au-dessus du tronc cérébral et forme la partie ventrale du diencéphale. Tous les vertébrés possèdent un hypothalamus. Chez l'homme il est à peu près de la taille d'une amande.
Grâce à ses connexions avec l'hypophyse, l'hypothalamus est responsable de plusieurs processus métaboliques et d'autres activités du système nerveux autonome. Il permet la synthèse et la sécrétion de neurohormones hypothalamiques dans la tige hypophysaire (ou tige pituitaire), qui à leur tour stimulent ou inhibent la sécrétion d'hormones hypophysaires. Il intervient ainsi dans la régulation du système nerveux autonome et des fonctions endocrines.
Il intervient également dans le contrôle d'une large gamme de fonctions corporelles comportementales, incluant la reproduction, la thermorégulation, le contrôle du rythme circadien ou encore la faim.
L’hypothalamus constitue un capteur et un centre intégrateur du corps : il intègre des stimuli périphériques (hormonaux et nerveux) et y répond par la modulation de la sécrétion des hormones hypothalamiques.
L'hypothalamus répond ainsi à divers facteurs comme :
- La lumière: la durée du jour et la photopériode régulent les rythmes circadiens et saisonniers.
- Les stimuli olfactifs, notamment les phéromones
- Les informations nerveuses provenant du cœur, de l'estomac et des organes reproducteurs
- Les influx du système nerveux autonome
- Les paramètres du sang comme les taux de leptine, ghreline, angiotensine, insuline, des hormones pituitaires et des cytokines, ainsi que la glycémie et l'osmolarité, etc.
- Les stéroïdes (corticostéroïdes), indicateur du stress
- Les invasions microbiennes auxquelles il répond par une élévation de la température générale du corps (élévation du thermostat)
C'est notamment grâce à la vasopressine, qui est libérée par l'hypothalamus « alerté » par l'hypophyse quand l'intensité lumineuse baisse le soir, que le corps se met à stocker l'eau (au lieu de remplir la vessie à partir des reins), de manière à conserver un niveau d'hydratation idéal du corps et de ses cellules durant le sommeil. En effet, les gens ne buvant pas durant le sommeil, l'organisme doit minimiser les pertes d'eau et rester suffisamment hydraté. Quand l'eau commence à manquer, des neurones osmosensibles activent d'autres neurones qui libèrent davantage de vasopressine dans le sang. Ce système est en partie régulé par l'horloge biologique interne de l'organisme.
C'est au sein de l'hypothalamus que s'effectue l'intégration de différents types de signaux permettant la régulation de l’appétit. Celle-ci se fait notamment en cohérence avec les besoins énergétiques et la quantité de masse graisseuse du corps. Les signaux - les inputs - sont à la fois des neurotransmetteurs classiques et des neuropeptides. L'effet sur l’appétit - l'output - passe ensuite par différentes voies de signalisation. Cette réponse de l'hypothalamus va agir sur de nombreuses structures cérébrales impliquées dans la mémoire, la motivation, la planification, la prise de décision, l'apprentissage, l'action et le contrôle moteur, qui sont l'ensemble des fonctions requises pour l'alimentation.
La partie latérale extrême du noyau ventromédial de l'hypothalamus est responsable du contrôle de la prise alimentaire. Une stimulation dans cette région provoque une augmentation de la prise de nourriture. Une lésion bilatérale de cette aire induit un arret complet de la prise de nourriture. De plus, la partie médiane de ce noyau contrôle l'activité de la partie latérale.
Ainsi, une lésion bilatérale à la partie médiane provoque une hyperphagie et une obésité chez l'animal. Lorsque chez le même animal la partie latérale est ensuite lésée, l'animal cesse de se nourrir. Ce qui montre que l'aire latérale est le centre de la prise de nourriture et qu'il est régulé négativement par l'aire médiane du noyau qui est le "centre de la satiété" pour éviter une continuelle sustentation.
Il existe différentes hypothèses concernant le mécanisme de cette régulation de la prise alimentaire :
Hypothèse lipostatique : Cette hypothèse suppose que le tissu adipeux produit un signal humoral qui est proportionnel à la quantité de graisse et agit sur l'hypothalamus pour diminuer la prise alimentaire et augmenter la dépense énergétique. Il a d'ailleurs été montré qu'une hormone, la leptine, agit sur l'hypothalamus pour provoquer cet effet dont le but est de diminuer la masse graisseuse du corps.
Hypothèse du peptide gastro-intestinal : Certaines hormones du système digestif, comme le Grp, le glucagon ou la cholecystokinine (CCK), semblent inhiber la prise alimentaire. Ce serait l'entrée d'aliment dans le tube digestif qui provoquerait la libération de ces hormones pour induire la sensation de satiété au niveau du cerveau. Celui-ci présente notamment des récepteurs à la CCK-A et la CCK-B.
Hypothèse glucostatique : l'activité du centre de la satiété situé dans le noyau ventromédial serait probablement gouvernée par l'utilisation du glucose par les neurones. Il a été postulé que lorsque cette utilisation du glucose est faible - lorsque les taux de glucose entre les artères (à l'entrée) et les veines (à la sortie) sont très peu différent-.
Hypothèse thermostatique
