Les hormones de croissance, ça vous déforme à vie.

En juillet 1998, des flacons d’hormone de croissance (mais pas que) furent trouvés dans la voiture du soigneur Willy Voet de l’Equipe cycliste Festina. Ils étaient destinés aux coureurs de son équipe pour le Tour de France.

Il s’agit de l’affaire Festina.

L’utilisation de ces produits a été très largement répandue dans le domaine du sport. Mais quel est ce produit dopant qui attire autant les athlètes ? Est il dépourvu de risques ?

L'hormone de croissance, c'est quoi, et comment ça marche?

L’hormone de croissance porte le nom scientifique de somatotropine (ou somatropine). Elle est aussi parfois appelée GH (Growth Hormone en anglais). Les hormones peuvent être soit des stéroides (lipides), soit des protéines. La somatropine, elle, est une protéine (plus d’explications dans sa structure moléculaire).

Comme son nom l’indique, cette hormone favorise la croissance : c’est grâce à elle que les nouveaux nés atteignent leur taille adulte.

1. La sécrétion de GH:

La somatotropine est une hormone naturellement synthétisée : elle est sécrétée au cœur du cerveau, par les somatotropes, glandes endocrines se situant dans l’adénophypophyse, lobe antérieur de l’hypophyse. A la sortie de l’hypophyse, l’hormone de croissance est transportée dans la circulation sanguine

Emplacement de l'hypophyse (en rouge)

Vue tridimensionnelle de l'hypophyse (en rouge)

Sa sécrétion n’est pas continue: donc, on dit qu'elle est pulsatile: la concentration dans le sang de l’hormone est variable en fonction des heures de la journée :

Il y a des pics pendant la nuit après l'endormissement (phase de sommeil profond, la concentration monte à 12 ng/ml environ chez l'adulte) ;
Il y a aussi des pics de jour spontanés ou favorisés par différents stimulus : stress, effort physique, hypoglycémie, froid, traumastisme chirurgical…

Explications :

2. La Régulation de la sécrétion de GH :

La régulation de la sécrétion de GH est assurée par deux hormones hypothalamiques (hormones sécrétées par l’hypothalamus, structure cérébrale située juste au-dessus de l’hypophyse) :

La somatolibérine (GHRH : Growth Hormone Releasing Hormone) qui favorise la sécrétion de la GH
La somatostatine (GHIH : Growth Hormone Inhibiting Hormone) qui produit l'effet inverse

Ces deux hormones sont libérées dans la circulation sanguine au niveau du système porte hypothalamo-hypophysaire. Leur rôle est d’influencer les neuronnes sécréteurs de l'hypophyse (s’il y a plus de GHRH, ces neuronnes sécrèteront plus de de somatotropine et inversement)

Pourquoi des pics? La sécrétion non régulière d’hormones de croissance est provoquée par l'alternance de la sécrétion de somatostatine et de somatolibérine : quand l’hypothalamus sécrète plus de somatolibérine, il y aura une sécrétion plus importante de GH et inversement.

Qu’est ce qui engendre une sécrétion plus importante de somatolibérine par l’hypothalamus ? La somatolibérine est stimulée par l'hypoglycémie, le sommeil profond, le stress et l'exercice. Comme elle favorise la sécrétion de GH, il a une sécrétion plus importante de somatotropine (« pics ») pendant ces phénomènes.

Explication en dessin:

Schéma explicatif de la production de somatotropine et de sa régulation

Au cours de la vie d'un homme, la sécrétion d’hormones de croissance varie : La concentration de GH dans le plasma est plus faible chez l’adulte (a à 4 ng/ml) que chez l’enfant (pour les nouveaux nés : 30 à 70 ng/ml, pour les enfants plus agés :environ 10ng/ml). Ceci est logique : les enfants doivent grandir pour attendre leur taille adulte, ce qui implique qu’ils doivent produire plus d’hormone de croissance, alors que les adultes ne grandissent plus.

Structure moléculaire:

C’est une hormone polypeptidique ou protéique : c’est une protéine. Elle est codée par deux gènes, GH1 et GH2, tous deux situés sur le chromosome 17.

Explications :

Un polypeptide est une chaîne d'acides aminés.

Le nom « acide aminé » provient du fait qu'il possède une fonction amine (NH2) et une fonction acide carboxylique (COOH) toutes deux liées à un carbone alpha central, portant un radical (groupement chimique qui diffère selon les types d’acides aminés et qui permet donc de les différencier). Il exite des centaines d’acides aminés chez l’être vivant, mais seulement 20 constituent les protéines : les acides aminés protéinogènes. Ils se combinent de différentes manières pour former les protéines.

Les acides aminés sont reliés par des liaisons peptidiques

Ce sont des liaisons covalentes, très fortes, entre un atôme de carbone de la fonction acide carboxylique COOH d’un acide aminé et un atôme d’azote de la fonction NH2 d’un autre acide aminé. L’union de deux acides aminés forme un dipeptide, et celle de plusieurs forme un polypeptide : On parle de polypeptide lorsque la chaîne contient entre 10 et 100 acides aminés. Au-dessus de 100 acides aminés on parle généralement de protéine. L’hormone de croissance étant consituée de 191 acides aminés pour sa forme majoritaire et de 176 pour sa forme minoritaire, c’est donc une protéine.

Cette protéine est codée par deux gènes, GH1 et GH2.

Ils sont situés sur le chromosome 17.

En effet, c’est à partir de l’ADN que la synthèse des protéines à lieu. Pour plus d’informations sur la synthèse des protéines à partir de l’ADN, rendez vous dans la partie "L’EPO une protéine, c’est quoi ?"

Conclusion :

L’hormone de croissance est retouvée sous deux formes :

Une majoritaire, constituée de 191 acides aminés et une minoritaire, composée de 176(issus d’un épissage alternatif entrainant la suppression des acides aminés 32 à 46). Ces acides aminés sont reliés par des liaisons peptidiques : l’union de plusieurs acides aminés forme un polypeptide. C’est pour cela que c’est une hormone polypeptidique. Au dessus de 100 acides aminés on parle de protéine. L’hormone de croissance est donc une protéine constitué donc d’acides aminés, eux mêmes possédant une fonction COOH et NH2. Cette protéine est codée par deux gènes GH1 et GH2, situés sur le chromosome 17.

Vue tridimensionnelle de la somatotropine

Fonctions et mode d'action

Au niveau moléculaire, comme la plupart des protéines, l'hormone de croissance agit en se fixant sur des récepteurs spécifiques se trouvant à la surface des membranes plasmiques. Cela entraine une cascade de réponses moléculaires dans les cellules cibles. Elle a pour fonction de stimuler la croissance des cellules de l’organisme entrainant la croissance du squelette et de participer à la régulation de plusieurs métabolismes dans ce même but

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1. Croissance

Le rôle principal de la somatotropine est de favoriser la croissance et la multiplication des cellules notamment celle des muscles et des os entrainant la croissance du squelette. Mais comment est libéré la somatotropine ?

Comme expliqué précédemment lors de la régulation de la sécrétion de GH, la somatolibérine favorise la production de GH. Elle est libérée dans la circulation sanguine au niveau du système porte hypothalamo-hypophysaire et permet à l'hypophyse de sécréter l’hormone de croissance, principale hormone responsable de la croissance d’une personne. Le schéma de la régulation de la sécrétion de GH ci dessus permet de mieux comprendre ce fonctionnement.

Une première action se situe au niveau des chondrocytes (cellules qui forment le cartilage). La somatropine stimule la multiplication de ces chondrocytes: la croissance du cartillage est alors activée.

Les cellules du foie sont également ciblées : l'hormone a un rôle indirect puisqu'elle favorise la synthèse de l'IGF (insuline growth factor, hormone de croissance). Cette hormone a ensuite une action sur une grande variété de tissus et d'organes pour stimuler la croissance, notamment sur les ostéoblastes,les cellules responsables de la synthèse osseuse.

2. Les métabolismes:

La fonction secondaire de l’hormone de croissance est la régulation de plusieurs métabolismes (l'ensemble des réactions chimiques qui se déroulent au sein d'un être vivant pour lui permettre notamment de se maintenir en vie, de se reproduire, de se développer et de répondre aux stimuli de son environnement.). La somatotropine a des effets sur beaucoup d’entre eux.

métabolisme protéique, anabolisme protéique :

Les hormones de croissance sont des anabolisants naturels : leur action est nécessaire à l’augmentation de la synthèse des protéines durant les périodes de croissance.

Elle agit sur différents niveaux du métabolisme des acides aminés(AA). Elle va positiver le bilan azoté (plus de protéines apportées que détruites) en :

-augmentant le transport des AA à travers la membrane cellulaire ainsi que l’activité RNA-messager dans les ribosomes

-diminuant la quantité d'AA libres dans le plasma et du catabolisme des AA.

Les hormones de croissance vont donc permettre une augmentation de la synthèse des proteines. Les protéines peuvent avoir un rôle structural (kératine pour les cheveux). Une augmentation de leur synthèse entraine donc une augmentation des tissus cellulaires conduisant à la croissance des enfants : les hormones de croissance sont donc des anabolisants naturels.

métabolisme lipolytique : relatif à la lipolyse, la décomposition des corps gras Destruction des graisses qui transfusent dans le plasma sanguin.
Métabolisme des glucides : L’hormone de croissance empêche les tissus de consommer les glucides, qui restent donc dans le sang : La somatotropine élève donc la glycémie (taux de glucide dans le sang). Un apport supplémentaire de glucide risque de provoquer une hyperglycémie.

Un taux anormal de GH

1. Excès d’hormones de croissance:

L’augmentation de la sécrétion d’hormones de croissance par l’hypophyse, après la puberté, provoque l’acromégalie. Normalement, la somatotropine est produite en quantité faible chez l’adulte car il n’a plus besoin de grandir. Cette maladie rare touche les personnes entre 30 et 40 ans environ.

Elle se manifeste visuellement par une croissance anormale des pieds et des mains, une déformation du visage : lèvres peau et nez épais, grosse langue, menton avancé. La taille des organes est aussi augmentée, la courbure du dos exagéré, les dents écartées, les oreilles décolées. A cela s’ajoute une hypertension, un diabète, des troubles cardio-vasculaire.

A quoi est due cette augmentation de sécrétion d’hormones de croissance ?

En général, l'acromégalie est provoquée par un adénome hypophysaire, tumeur bénigne (non cancéreuse) de l'hypophyse. Les cellules somatotropes (dans l’hypophyse) prolifèrent, s’emballent : elles augmentent ainsi la production des hormones de croissance.

Si la sécrétion d’hormones de croissance augmente avant que le sujet n’ait atteint la maturité sexuelle, on parle de gigantisme. Les signes morphologiques sont les mêmes.

2. Déficit d’hormones de croissance

Un déficit en hormone de croissance est la conséquence d'une sécrétion de l’hypophyse insuffisante : on parle de nanisme hypophysaire. Quand on ne fabrique pas assez de HG, la croissance est ralentie (arrêt de la croissance des cartilage et des os): 3000 enfants français sont concernés par ce phénomène, ils grandissent plus lentement et leur taille adulte sera plus petite que la normale. De plus, un déficit en hormone de croissance entraine une diminution de la masse maigre et de la résistance à l’effort et au froid ainsi qu’une augmentation de la masse grasse,

Ce déficit peut s’expliquer par un défaut de développement de l’hypophyse ou une lésion, mais la cause de celui-ci reste souvent inconnue.

C’est là qu’intervient l’hormone de croissance synthétisée.

La somatotropine synthétique

Il arrive que l’hypophyse ne produise pas assez d’hormone de croissance, entrainant des retards de croissance.

Jusqu’en 1973, les personnes atteintes de nanisme hypophysaire, donc qui souffrent d’un déficit en hormone de croissance, ne pouvait espérer qu’une taille entre 1,20m et 1,40m.

Dans les années 80, l’hormone de croissance qui était injectée aux patients atteints de nanisme principalement, provenait de l’hypophyse de cadavres. Cette méthode a été à l’origine d’un scandale sanitaire : 120 enfants sont morts. Les hormones de croissance qu’on leur avait injecté étaient infectées par l’agent de la maladie de CREUTZFELDT-JAKOB.

Aujourd’hui, les traitements à l’hormone de croissance existent toujours : depuis 1988, l’hormone utilisée est synthétique et sans danger. Elle est fabriqué en laboratoire. Elle est identique à l’hormone naturelle et à donc la même action sur la croissance et la régulation des divers métabolismes.

Comment est elle fabriquée ?Aujourd’hui, des injections sous cutanée jounalières, le soir (à l’aide d’un stylo injecteur) permettent de remplacer l’hormone qui fait défaut. Il s’agit d’une injection produite grâce à la technologie de l’ADN recombinant.

Cette technologie consiste à prendre le gène d’un individu et à l’introduire dans le génome d’une autre personne. Cette protéine (somatotropine) étant codée par deux gènes GH1 et GH2, situés sur le chromosome 17, c’est le chromosome 17 qui sera réintroduit dans le génome de la personne en déficit de GH.

Le schéma suivant nous détaille la marche à suivre :

Stylo injecteur utilisé dans les traitements à l'hormone de croissance

Cycle de production de l'hormone de croissance synthétique

Le traitement à l’hormone de croissance est prescrit pour:

Un retard de croissance chez l’enfant lié à un déficit somatotrope: né petit pour l’âge gestationnel (les nouveau-nés dont la taille est trop petite pour leur âge) l'enfant n'a pas rattrapé son retard à l’âge de 4 ans.
Retard de croissance chez les femmes du au de syndrome de TURNER, (mille enfants français traités en 2010 : absence totale ou partielle de chromosome X chez la femme entrainant un dysfonctionnement des ovaires)
Le syndrome de PRADER WILLI(250 à 400 enfants francais traités en 2010 : maladie génétique se caractérisant par une diminution du tonus musculaire à la naissance.
Anomalie du gène SHOX
Un retard de croissance lié à l’insuffisance rénale chronique chez l’enfant pré-pubère

Ce sont 5 maladies très différentes : leur point commun est d’entrainer un problème de croissance. Le traitement par hormone de croissance participe donc au rétablissement d’une taille « normale » à l’âge adulte pour les personnes souffrant de ces maladies.

2. Usage par les sportifs en tant que dopage

Les sportifs ont rapidement pris connaissance de cette hormone de croissance synthétique : ses effets métaboliques joueraient un rôle significatif sur leurs gains de performances. Elle est donc utilisée par de nombreux athlètes, toutes disciplines confondues, dans le cadre du dopage, illégal en France : l’hormone de croissance fait partie des substances interdites en permanence, classe « S2 ».

Ainsi le dopage aux hormones de croissance permet :

L’accroissement de la masse musculaire (cet effet reste controversé)

L’hormone de croissance agit sur différents niveaux du métabolisme des acides aminés. Ainsi elle va permettre une augmentation de la synthèse des protéines. Les protéines pouvant avoir un rôle structural, une augmentation de leur synthèse entraine donc une augmentation des tissus cellulaires conduisant à l’accroissement

de la masse musculaire.

Modification des filières énergétiques
Gain en puissance
Processus contre le vieillissement
Stimulation sexuelle

Diminution de la masse grasse. L’hormone de croissance agit sur le métabolisme lypolytique, relatif à la lipolyse qui correspond à la décomposition des corps gras.

Mais ce type dopage peut être source de problèmes de santé tels que le développement de l’acromégalie :

Hypertrophie osseuse (développement anormal des tissus osseux)
Epaississement des os plats au niveau des articulations (poignets, genoux, chevilles) et des extrémités (les mains, les pieds : leur taille augmente).

Déformation irréversible du visage : avancement prolongé de la mâchoire inférieure, écartement des dents, décollement des oreilles, épaississement des lèvres, de la peau et du nez, grosse langue, augmentation du périmètre cranien, courbure du dos exagérée. La taille des organes est aussi augmentée (cœur, foie, reins, tyroides).

un diabète : L’hormone de croissange agit sur le métabolisme des glucides : elle empêche les tissus de consommer les glucides, qui restent donc dans le sang : La somatotropine élève donc la glycémie (taux de glucide dans le sang), responsable du diabète.
des troubles cardio-vasculaire comme l’hypertension : l’hormone de croissance agit sur le métabolisme lipolytique,relatif à la lipolyse : des corps gras sont décomposés puis diffusent dans le plasma sanguin : l’augmentation des graisses dans le sang génère du cholestérol qui se déposera sur la paroi des artères (plaques athéromes)et empêchera petit à petit le passage du sang. La diminution de la taille de l'artère engendre une augmentation de la tension du sang qui arrive : c'est ce que l'on appelle l'hypertension