Les œstrogènes produits principalement par la thèque interne du follicule ovarien agissent en boucle sur l'hypophyse antérieure et l'hypothalamus. Le principal œstrogène du cycle menstruel est le 17 bêta-œstradiol.
Dans l'hypothalamus, les œstrogènes augmentent la fréquence et la quantité de libération pulsée de l'hormone de libération des gonadotrophines (GnRH), qui agit sur l'antéhypophyse pour augmenter la libération de l'hormone lutéinisante (LH).
Dans l'antéhypophyse, les œstrogènes ont deux types d'effets. À des niveaux constants et modérés, ils exercent une rétroaction négative sur la libération de LH. Cependant, lorsque les niveaux sont élevés, environ 36 à 48 heures avant l'ovulation, ils augmentent la sensibilité de l'antéhypophyse à la GnRH, et il y a donc un effet de rétroaction positif qui se traduit par un pic de libération de LH.
Outre la régulation en retour du cycle menstruel, l'œstradiol-17bêta a les effets suivants :
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