Les hormones coordonnent l’activité métabolique dans différents tissus, garantissant que l’apport énergétique répond à la demande. Les principales hormones métaboliques agissent par l’intermédiaire de récepteurs spécifiques et de voies de signalisation pour réguler l’activité enzymatique, l’expression génique et le transport des substrats de manière tissu-spécifique.

Insuline

L’insuline est la principale hormone anabolique, sécrétée par les cellules bêta pancréatiques en réponse à l’élévation de la glycémie et des acides aminés, jouant un rôle central dans l’homéostasie du glucose. Elle favorise le stockage des substrats énergétiques en stimulant l’absorption du glucose dans le muscle et le tissu adipeux, la synthèse de glycogène dans le foie et le muscle, la lipogenèse dans le tissu adipeux et le foie, et la synthèse protéique dans le muscle. L’insuline inhibe la glycogénolyse, la gluconéogenèse et la lipolyse. Le récepteur de l’insuline est un récepteur tyrosine kinase qui active les protéines IRS, conduisant aux cascades de signalisation PI3K-AKT et MAPK. AKT phosphoryle les facteurs de transcription FOXO, les excluant du noyau et supprimant l’expression des gènes gluconéogéniques, et favorise également la translocation de GLUT4 à la membrane plasmique.

Glucagon

Le glucagon est la principale hormone catabolique, sécrétée par les cellules alpha pancréatiques lorsque la glycémie baisse. Il agit principalement sur le foie pour stimuler la glycogénolyse et la gluconéogenèse, augmentant la glycémie. Le glucagon active également la lipolyse dans le tissu adipeux et la cétogenèse dans le foie pendant le jeûne prolongé. Le récepteur du glucagon est un récepteur couplé aux protéines G qui active l’adénylyl cyclase, augmentant l’AMPc et activant la protéine kinase A. La PKA phosphoryle et active la glycogène phosphorylase tout en inhibant la glycogène synthase, faisant passer le foie du stockage du glucose à la production de glucose.

Épinéphrine et norépinéphrine

Les catécholamines libérées par la médullosurrénale et les terminaisons nerveuses sympathiques fournissent des réponses métaboliques rapides au stress, à l’exercice et à l’hypoglycémie. L’épinéphrine agit par l’intermédiaire des récepteurs bêta-adrénergiques pour augmenter l’AMPc, stimulant la glycogénolyse dans le foie et le muscle, mobilisant les acides gras du tissu adipeux et augmentant la fréquence cardiaque et le métabolisme de base. Contrairement au glucagon, qui agit uniquement sur le foie, l’épinéphrine mobilise le glucose à la fois par la glycogénolyse hépatique et musculaire, le glucose musculaire étant utilisé localement plutôt que libéré dans la circulation.

Cortisol

Le cortisol est une hormone glucocorticoïde libérée par le cortex surrénalien en réponse au stress et à l’hypoglycémie, régulée par l’axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien. Le cortisol exerce des effets permissifs et directs sur le métabolisme. Il stimule la gluconéogenèse dans le foie en induisant l’expression d’enzymes clés telles que la PEP carboxykinase et la glucose-6-phosphatase. Il favorise le catabolisme protéique dans le muscle, fournissant des acides aminés pour la gluconéogenèse, et stimule la lipolyse dans le tissu adipeux. Le cortisol antagonise également l’action de l’insuline, contribuant à la résistance à l’insuline lorsqu’il est chroniquement élevé. Ses effets se développent plus lentement que ceux de l’insuline et du glucagon car ils impliquent des changements dans l’expression génique.

Hormone de croissance

L’hormone de croissance est sécrétée par l’hypophyse antérieure et a des effets métaboliques complexes. Elle stimule la synthèse protéique et la croissance musculaire, mais pendant le jeûne, elle favorise la lipolyse et l’utilisation des acides gras tout en antagonisant l’absorption du glucose médiée par l’insuline. L’hormone de croissance stimule le foie à produire le facteur de croissance insulinomimétique 1, qui assure nombre de ses effets de promotion de la croissance. Les effets métaboliques de l’hormone de croissance sont assurés par la signalisation JAK-STAT, avec STAT5 régulant la transcription des gènes cibles.

Hormones thyroïdiennes

Les hormones thyroïdiennes, la thyroxine et la triiodothyronine, régulent le métabolisme de base en contrôlant l’expression des gènes impliqués dans le métabolisme énergétique. La T3 augmente la consommation d’oxygène et la production de chaleur dans la plupart des tissus en induisant des protéines découplantes et en stimulant l’activité de la Na+/K+-ATPase. Les hormones thyroïdiennes favorisent également le métabolisme des glucides et des lipides, augmentant le taux d’absorption du glucose, la glycolyse, la gluconéogenèse et la lipolyse. L’hyperthyroïdie provoque une perte de poids et une augmentation du métabolisme de base, tandis que l’hypothyroïdie provoque une prise de poids et une léthargie.

Leptine et adipokines

La leptine est sécrétée par le tissu adipeux en proportion de la masse grasse et signale la suffisance énergétique à l’hypothalamus. Elle supprime l’appétit et augmente la dépense énergétique par l’activation des voies de la mélanocortine. La leptine régule également le métabolisme périphérique en améliorant la sensibilité à l’insuline et en favorisant l’oxydation des acides gras. L’adiponectine, une autre adipokine, améliore la sensibilité à l’insuline et l’oxydation des acides gras. La carence ou la résistance à la leptine contribue à l’obésité et au syndrome métabolique.