Académie royale de Médecine de Belgique

|

Texte Pierre Nève

(Séance du samedi 28 avril 1984)

GLANDE THYROÏDE ET VIEILLISSEMENT : RÉPERCUSSION SUR LA FONCTION SÉCRÉTOIRE    

par Pierre NÈVE (Laboratoire de Microscopie électronique et IRIBHN – Campus Erasme, Bruxelles ; Laboratoire de Médecine expérimentale, Complexe hospitalier universitaire de Montigny-le-Tilleul – Université libre de Bruxelles), invité, et J. VAN SANDE, M. AUTHELET et J. GOLSTEIN, collaborateurs.    

INTRODUCTION

Toute espèce vivante est soumise au processus apparemment inexorable et universel de vieillissement.  Ce dernier se traduit par des changements fonctionnels et organiques multiples, dont l’observation coutumière permet de prévoir l’apparition avec une probabilité élevée.  Ces modifications sont indubitablement sous contrôle génétique.  Néanmoins pour tout un chacun qui s’intéresse au vieillissement, se pose la question de savoir si l’expression du programme génétique de sénescence est réglée par des « pacemakers » intrinsèques à chaque cellule ou par l’intermédiaire de facteurs extracellulaires comme des hormones, par exemple.  Le présent travail tente de répondre à cette question.

Le système de la glande thyroïde constitue un modèle pratique à cet égard.  Contrôlée par l’hormone thyréotropre (TSH) d’origine hypophysaire, la glande thyroïde produit de la thyroxine (T4) et de la tri-iodo-thyronine (T3), qui contrôlent le métabolisme des autres organes.

La littérature est riche en informations concernant l’effet de l’âge sur l’un ou l’autre paramètre thyroïdien chez des individus paraissant cliniquement euthyroïdiens, bien qu’un pourcentage élevé d’entre eux présentent une thyroïdite chronique auto-immune (Bastenie et Ermans, 1972).

En dépit du nombre élevé d’études, il n’a pas été possible de définir d’une manière évidente quelles sont les répercussions du vieillissement sur le fonctionnement de la glande thyroïde : les conclusions ne sont pas claires et souvent contradictoires.  (Ingbar, 1979).  Par exemple, les concentrations plasmatiques humaines de T4 et de T3 varient avec l’âge en des sens opposés suivant les études.  L’interprétation de ces variations s’avère difficile : s’agit-il d’une variation de production hormonale, d’une modification de la liaison de l’hormone à la protéine porteuse (TBG), d’un changement du taux de clearance plasmatique ?  La T3 provenant essentiellement de la monodéiodination de la T4, l’âge n’exerce-t-il pas une action sur la conversion périphérique de la T4 ?  Tout se complique si l’on sait qu’il est clairement démontré que des concentrations sériques de T3 peuvent varier considérablement chez des patients suite à une insuffisance d’apports caloriques, ou suite à une grande variété de maladies systémiques aiguës ou chroniques (Ingenbleek, 1980).  Enfin, la plupart de ces études pèchent par carence de données sur certains paramètres thyroïdiens.  Ceci résulte sans doute de ce que les investigations portaient sur des sujets âgés, certes, mais considérés comme sains et euthyroïdiens et que de telles études n’étaient pas justifiées sur le plan de l’éthique.

Afin de rencontrer les objections que suscitent les études cliniques quand elles concernent les effets liés à l’âge, il est préférable de s’adresser à du matériel expérimental.  Notre démarche a dès lors consisté à étudier les effets de l’âge sur le fonctionnement de la glande thyroïde du hamster crème et plus particulièrement sur sa sécrétion hormonale.

En règle générale, cette dernière a surtout été investiguée en observant les effets produits par une stimulation par TSH exogène.  Au niveau des cellules thyroïdiennes, l’administration aiguë de TSH provoque rapidement la néoformation de pseudopodes apicaux résorbant des gouttelettes colloïdes.  Cette première étape de sécrétion hormonale, inhibable par les poisons microtubulaires et la cytochalasine, est suivie par une hydrolyse lysosomiale de la thyroglobuline contenue dans les gouttelettes colloïdes, ce qui permet la libération des hormones.

La sécrétion hormonale thyroïdienne induite par la TSH est médiée par l’adénosine monophosphate cyclique (AMPc), dont le taux intracellulaire s’accroit considérablement suite à l’activation du système adénylate-cyclase provoquée par la liaison de la TSH sur son récepteur membranaire thyroïdien (Van Herle, Vassart et Dumont, 1979).

Il a été démontré qu’en dehors d’une stimulation aiguë par TSH, la sécrétion hormonale eut se produire par un mécanisme différent indépendant d’une phagocytose préalable de gouttelettes colloïdes et non inhibable par les poisons microtubulaires et la cytochalasine. (Rocmans et al., 1978).   

MATÉRIEL ET MÉTHODES

Animaux

Environ 300 hamsters crème mâles âgés de deux mois ont été fournis par la Colonie de Hamsters Lakeview, Newfield, New-Jersey.  Les animaux ont vieilli dans une animalerie isolée avec des contrôles de lumière et de température. Habituellement, ils ont reçu de la nourriture « Purina laboratory Chow » et de l’eau ad libitum. Un groupe plus restreint a été mis à une diète pauvre en iode « Remington », dès l’âge de deux mois jusqu’au moment du sacrifice à dix-huit mois.

1. Étude in vivo   

Les animaux ont été sacrifiés à intervalles réguliers de trente jours depuis l’âge de deux mois jusqu’à 24 mois.  Deux classes d’âge (n = 20) ont été particulièrement considérées : trois et vingt mois. Pour chacun de ces groupes, les examens thyroïdiens suivants ont été pratiqués : microscopies photonique et électronique à l’état de base ou après stimulation par TSH, autoradiographie à l’I125, histochimie des phosphatases acides et déterminations des concentrations plasmatiques de T4 et T3.  Les détails techniques ont été publiés ailleurs (Nève, Authelet et Golstein, 1981).  

2. Étude in vitro  

a) Détermination de la sécrétion hormonale in vitro   

Des groupes d’animaux jeunes (trois mois) et d’animaux âgés (supérieur à vingt mois) ont été utilisés simultanément.  Les lobes rapidement réséqués ont été mis à incuber dans un milieu Krebs-Ringer bicarbonate modifié en présence ou en absence de TSH avec ou sans 0,4 mM vincristine.  La sécrétion hormonale in vitro a été estimée par la mesure de la décharge de BEI125 dans le milieu après 1,5 et trois heures d’incubation.  Ensuite les lobes sont fixés pour examens en microscopie électronique avec autoradiographie à l’I125.    

b) Détermination des concentrations en AMP cyclique

Des lobes thyroïdiens provenant d’animaux jeunes et âgés ont été incubés pendant trente minutes en présence de R020-1724 (0,1M) comme inhibiteur de phosphodiestérase avec ou sans TSH.  A la fin de l’incubation, les glandes sont soumises à une détermination de leur teneur en AMPc suivant la technique de Gilman (1980).

RÉSULTATS

I. Étude in vivo

A. Aspects morphologiques.

a) Glandes non stimulées.

A l’âge de deux mois, l’aspect cytologique est caractéristique des descriptions antérieures avec notamment une stratification des organites (Nève et Wollman, 1971).

Chez les animaux âgés de plus de quatorze mois, le cytoplasme des cellules thyroïdiennes se remplit de corps denses pléomorphiques.  La lumière folliculaire contient des vestiges de cellules desquamées.

b) Glandes stimulées par TSH.

A l’âge de trois mois, 97 % des 1.128 follicules examinés réagissent à l’administration intrapéritonéale de TSH par la formation de pseudopodes apicaux résorbant des gouttelettes colloïdes.  Par contre, après 19 mois d’âge, seuls 7 % des 2.104 follicules examinés réagissent par la formation de tels pseudopodes.

 

Concentrations plasmatiques des hormones thyroïdiennes en fonction de l’âge

(moyennes ± SEM)

                                            T4 (µg/100ml ± SEM)                                T3 (ng/100ml ± SEM) 

                                                                         Différence des                                                  Différence de

                           3 mois                 20 mois       moyennes             3 mois               20 mois      moyennes   

                 (n = 10)              (n = 9)       (Test de Welch)       (n = 10)             (n = 9)    (Test de Welch)                                                                                            
    Concentrations plasmatiques

1. au repos         6,75 ± 0,75         3,59 ± 0,16         P < 0,01               62 ± 2             42 ± 3          P < 0,001

2. après TSH       8,47 ± 0,47         4,18 ± 0,28                                     68 ± 5             45 ± 3         

Différence des moyennes des                   P <           0,05                                                       non significatif

  B. Effets à long terme d’une diète pauvre en iode.

Les animaux âgés, tués après seize mois d’un régime pauvre en iode présentent une thyroïde fortement hypertrophiée avec des follicules à lumière drastiquement réduite, bordée par des cellules hypertrophiques contenant des corps denses beaucoup moins pléomorphiques et moins nombreux que ceux observés chez des animaux d’âge similaire mis à un régime normal.

II. Étude in vitro

A. Aspects morphologiques.

A la fin de l’incubation, les lobes des deux groupes d’âge ont gardé un aspect semblable à ce qui a été décrit précédemment dans l’étude in vivo. Après quatre heures de stimulation in vitro par TSH, seulement 2 % des cellules thyroïdiennes provenant d’animaux âgés présentent des pseudopodes apicaux, alors que dans les mêmes conditions expérimentales, ce pourcentage était de 35 % chez les animaux jeunes.

Tant chez les animaux jeunes que chez les animaux âgés, l’incubation des lobes thyroïdiens en présence de vincristine entraîne une désorganisation de la stratification des organites et de la formation de structures paracristallines.  Dans ces conditions, l’adjonction de TSH n’entraîne la formation d’aucun pseudopode apical, quel que soit l’âge des animaux.

B. Sécrétion hormonale.

L’accroissement de sécrétion hormonale in vitro mesurée par l’estimation de BEI125 induite par l’adjonction de TSH au milieu d’incubation s’avère nettement réduit quand il s’agit de lobes thyroïdiens provenant d’animaux âgés, par rapport à des sujets jeunes.

C. Accumulation d’AMP cyclique (AMPc).

Aucune différence statistiquement significative n’a pu être mise en évidence en ce qui concerne l’accroissement des taux d’AMP cyclique de lobes thyroïdiens incubés en présence de TSH, qu’ils proviennent d’animaux jeunes ou âgés (test non paramétrique de Wilcoxon pour deux échantillons indépendants).

D. Effet d’une diète pauvre en iode pendant trois semaines.

Chez les animaux âgés, l’application d’un tel régime n’entraîne aucune modification de l’aspect et de l’abondance des corps denses lysosomiaux caractéristiques à ce niveau de sénescence. 

DISCUSSION ET CONCLUSIONS

De l’étude in vivo,  il ressort que :

1. En dehors des rares follicules d’origine ultimobranchiale, il se produit dans les cellules thyroïdiennes habituelles une accumulation de corps denses lysosomiaux.  Ce changement morphologique évident ne semble pas représenter un changement cellulaire spécifique du vieillissement.  En effet, bien que décrit au cours du vieillissement au niveau de la glande thyroïde dans d’autres espèces (Chen et Walfish, 1979), cette abondance de lysosomes ne se retrouve pas au niveau des glandes parathyroïdes, qui, dans le présent travail, ont été réséquées incidemment en même temps que la glande thyroïde.  Cette accumulation de corps denses peut être reproduite expérimentalement chez des animaux jeunes notamment chez le rat, soit au niveau de résidus thyroïdiens laissés in situ après thyroïdectomie partielle, soit au niveau de fragments thyroïdiens autotransplantés dans la rate après thyroïdectomie totale (Krupp et al., 1983) : toutes ces conditions sont caractérisées par un taux élevé de TSH sérique avec un taux de T4 plasmatique abaissé ou normal par rapport à celui d’animaux témoins.

Le fait de maintenir les animaux depuis l’âge de deux mois à un régime pauvre en iode permet de prévenir l’accumulation de lysosomes avec l’âge.  Néanmoins quand cette dernière s’est produite, elle paraît irréversible. En tout cas, trois semaines de régime pauvre en iode ne sont pas suffisantes pour inverser le processus.

2. Les taux plasmatiques de base en T4 et en T3 sont plus bas chez les animaux âgés que chez les animaux jeunes.  Le taux d’hormone circulante est la résultante de plusieurs facteurs : il dépend du taux de production, il varie en sens inverse avec l’activité des mécanismes cellulaires de dégradation des tissus périphériques.

La thyroxine du hamster n’interagit qu’avec l’albumine, et sa liaison est nettement moins forte que celle qui existe chez l’homme avec la TBG spécifique (Farer et al., 1962).  Néanmoins, les taux de T4 libre déterminés simultanément chez des hamsters crème jeunes et âgés étaient similairement proportionnels aux niveaux de T4 totale (Golstein : résultats non publiés).                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    

Comme la plupart des études portant sur des vieillards a démontré une réduction de la clearance métabolique de T4 et de T3 avec une diminution de conversion périphérique de T4 en T3, on peut par analogie conclure que chez le hamster crème âgé, les taux réduits de T4 et de T3 circulantes sont la résultante d’une diminution de sécrétion thyroïdienne.  Un tel mécanisme est fortement suggéré dans une publication récente portant sur des sujets âgés en bonne santé (Harman, Wehmann et Blackman, 1984).

Ne disposant pas de dosage radioimmunologique de la TSH du hamster crème, il n’est pas possible de corréler les taux de TSH sérique avec les taux de T4 et T3.  Néanmoins dans le présent travail, la stimulation par TSH du parenchyme thyroïdien tant in vivo qu’in vitro n’entraîne qu’une faible riposte sécrétoire hormonale chez les animaux âgés par rapport à celle obtenue chez des animaux jeunes.  Simultanément, le marqueur morphologique de sécrétion représenté par les pseudopodes apicaux résorbant la colloïde est totalement absent dans la plupart des follicules appartenant à des animaux âgés.

La question se pose de savoir si dans le groupe âgé, l’accroissement relativement peu important de sécrétion hormonale après TSH est le fait de la minorité des follicules thyroïdiens, qui forment encre des pseudopodes, ou s’il résulte d’une contribution de l’ensemble des follicules par un mécanisme ne dépendant pas d’une phagocytose préalable.  Il semblerait que chez les animaux âgés, seule la minorité de follicules capables de former des pseudopodes participe à l’accroissement de décharge de BEI125 après TSH.  En effet, qu’ils proviennent d’animaux jeunes ou âgés, avec ou sans TSH, l’incubation des lobes thyroïdiens en présence de vincristine réduit le niveau de sécrétion hormonale à son taux de base en même temps que les pseudopodes résorbant la colloïde sont totalement absents.

Contrastant avec la réduction de riposte sécrétoire après TSH chez les animaux âgés, l’accumulation d’AMPc après TSH se produit de manière identique au niveau des lobes thyroïdiens, qu’ils proviennent de sujets jeunes ou âgés.   Cette équivalence entre jeunes et vieux suggère que dans le cas des animaux âgés, la production accrue d’AMP cyclique survient au niveau de toutes les cellules thyroïdiennes et pas seulement au niveau de celles présentant des signes morphologiques de sécrétion.

Chez les animaux jeunes, il est bien établi que l’accroissement d’AMPc représente une étape fondamentale dans la cascade d’événements biochimiques survenant entre la liaison de la TSH sur la membrane plasmatique de la cellule-cible thyroïdienne et la sécrétion hormonale résultante.  Dans le groupe âgé, l’accroissement d’AMPc induit par la TSH est équivalent à celui obtenu dans le groupe jeune, mais n’entraîne pas une riposte sécrétoire équivalente de BEI125.  Il faut donc conclure que dans la cascade d’événements produits par la stimulation à la TSH, un défaut lié à l’âge survient à un stade ultérieur à l’accumulation d’AMP cyclique.  Ce défaut obère l’endocytose de thyroglobuline, un préalable pour la sécrétion hormonale thyroïdienne.  Plusieurs hypothèses peuvent être avancées : dysfonctionnement des microtubules et microfilaments requis pour la formation des pseudopodes, plasticité réduite des membranes plasmatiques, viscosité accrue de la colloïde, etc…        

Ce travail a bénéficié de subsides de la Fondation interuniversitaire pour l’étude du processus de vieillissement, du Fonds de la Recherche scientifique médicale (contrats de 3.4512.80 et 3.4539.84) et du Ministère belge de la Politique scientifique (actions concertées).