L’hypothalamus est le centre régulateur de nombreuses fonctions de l’organisme (température corporelle, soif, cycle menstruel féminin…). Il est relié à l’hypophyse grâce à la tige pitulaire pour former l’axe hypothalamo-hypophysaire. Dans sa fonction endocrine appliquée à la reproduction, l’hypothalamus libère de façon pulsative la GnRH (Gonadotropin Releasing Hormone). Elle a pour cible l’hypophyse. Cette dernière, en réponse à la GnRH, secrète deux hormones : FSH Folliculo-Stimulating Hormone et la LH Luteotropic Hormone. Transportées par le sang, elles atteignent leurs cibles : les gonades (l’ovaire chez la femme et le testicule chez l’homme). Ces derniers, dans leur activité exocrine, assurent la sécrètion de gamètes : spermatozoïdes chez l’homme et ovules chez la femme.

Dans leur activité endocrine, les gamètes sécrètent des hormones. Chez la femme, en réponse à la LH et FSH, l’ovaire sécrète l’œstradiol et la progestérone. Chez les hommes, le testicule sécrète la testostérone. Ces hormones sont responsables de l’apparition et le maintien des caractères sexuels.

Selon la quantité produite, la testotérone et l’œstradiol vont exercer un rétrocontrôle sur l’axe hypothalamo-hypophysaire soit au niveau de l’hypophyse soit au niveau de l’hypothalamus. Le rétrocontrôle négatif inhibe l’axe hypothalamo-hypophysaire. Le rétrocontrôle positif stimule l’axe hypothalomo-hypophysaire.

L’hypothalamus synthèse également l‘ocytocine, hormone qui participle aux contractions utérines et à production de lait par les glandes mammaires. L’ocytocine est libérée dans le sang par l’hypophyse.