Chez les vertébrés, l'hypophyse augmente de grosseur à mesure que l'on descend vers des organismes moins complexes. On peut cependant distraire l'hypophyse des organes rudimentaires et lui accorder un rôle actif : c'est qu'en effet tandis que le lobe posétrieur s'atrophie chez l'adulte, le lobe antérieur augmente et présente des cellules dites chromophiles, possédant toutes les réactions de la substance colloïde, par ce seul fait, prend place à côté des glandes vasculaires sanguines (thymus, corps thyroïde). 

L'adénohypohyse et la neurohypophyse.
L'hypophyse est constituée de deux parties principales anatomiquement, fonctionnellement et embryologiquement distinctes mais intimement associées : l'adénohypophyse, ou lobe antérieur, et la neurohypophyse, ou lobe postérieur. Entre l'adénohypophyse et la neurohypophyse, la pars intermedia est chez l'humain une structure rudimentaire contenant des kystes colloïdes bordés de cellules épithéliales qui peuvent produire de la POMC et la cliver en hormone mélanotrope alpha-MSH et en CLIP, peptide de fonction mal connue. Cette zone est souvent le siège de petits adénomes cliniquement silencieux ou de kystes de la poche de Rathke.

L'adénohypophyse.
L'adénohypophyse dérive de l'ectoderme de la cavité buccale primitive. Au cours de l'embryogenèse, une évagination épithéliale, la poche de Rathke, migre depuis le toit du stomodeum vers le haut pour fusionner avec un diverticule neural descendant du plancher du diencéphale, le futur infundibulum. La paroi antérieure de la poche de Rathke prolifère pour former la pars distalis, qui constitue l'essentiel du lobe antérieur, tandis que la paroi postérieure reste mince et donne la pars intermedia, vestigiale chez l'homme adulte. Un prolongement cellulaire entoure la tige pituitaire sous forme de pars tuberalis. La neurohypophyse, quant à elle, provient d'une excroissance du neuroectoderme hypothalamique; elle conserve sa nature nerveuse et représente le site de terminaison des axones des neurones magnocellulaires des noyaux supra-optique et paraventriculaire.

Le lobe antérieur est un riche tissu épithélial glandulaire dépourvu de connexions nerveuses directes avec l'hypothalamus, mais irrigué par un système porte vasculaire unique. Les neurohormones hypothalamiques, libérées au niveau du plexus capillaire primaire de l'éminence médiane, sont acheminées par les veines portes hypophysaires longues jusqu'au plexus capillaire secondaire de l'adénohypophyse, assurant un contrôle humoral précis sans dilution systémique. L'adénohypophyse contient plusieurs populations de cellules endocrines classiquement distinguées par leurs affinités tinctoriales et leurs produits de sécrétion. Les cellules acidophiles, qui fixent les colorants acides, comprennent les cellules somatotropes sécrétant l'hormone de croissance, ou GH, et les cellules lactotropes, ou mammotropes, sécrétant la prolactine. Les cellules basophiles fixent les colorants basiques et regroupent les cellules corticotropes produisant la pro-opiomélanocortine, précurseur de l'hormone corticotrope ACTH et de la mélanocortine, les cellules thyréotropes sécrétant la thyréostimuline TSH, et les cellules gonadotropes synthétisant l'hormone folliculo-stimulante FSH et l'hormone lutéinisante LH. Il existe également des cellules chromophobes, souvent considérées comme des cellules peu granulées ou épuisées, et des cellules folliculo-stellaires non endocrines formant un réseau de soutien et de communication paracrine.

La régulation de la sécrétion adénohypophysaire est hypothalamique et repose sur des facteurs de libération ou d'inhibition. La GH-RH stimule la synthèse et la sécrétion de GH, tandis que la somatostatine l'inhibe de façon tonique. La dopamine, sécrétée par les neurones tubéro-infundibulaires de l'hypothalamus, exerce un frein constant sur la libération de prolactine, si bien que l'interruption de la tige pituitaire ou la compression par une tumeur lève cette inhibition et provoque une hyperprolactinémie. La CRH, en synergie avec la vasopressine, active la transcription du gène de la POMC et la sécrétion d'ACTH. La TRH stimule la libération de TSH et, accessoirement, de prolactine. La GnRH, délivrée de manière pulsatile, commande la synthèse et la sécrétion couplée de FSH et de LH. L'activité sécrétoire est modulée en retour par les hormones des glandes cibles périphériques : le cortisol freine l'axe corticotrope, les hormones thyroïdiennes inhibent la sécrétion de TSH, les stéroïdes sexuels et les inhibines exercent un rétrocontrôle négatif ou positif sur les gonadotrophines selon la phase du cycle, et l'IGF-1, médiateur principal des actions de la GH, inhibe la sécrétion somatotrope au niveau hypothalamique et hypophysaire.

L'hormone de croissance est un polypeptide exerçant des effets métaboliques directs, comme une action hyperglycémiante et lipolytique, et des effets anabolisants indirects via la stimulation de la production hépatique et tissulaire de somatomédine C (insulin-like growth factor-1, IGF-1). La GH est sécrétée de façon pulsatile avec un pic majeur durant les premières phases du sommeil lent profond. Chez l'enfant, elle est indispensable à la croissance staturale; chez l'adulte, elle régule la composition corporelle, le remodelage osseux et la fonction cardiovasculaire. La prolactine se distingue par le fait que son principal contrôle hypothalamique est inhibiteur. Son rôle physiologique majeur est l'initiation et le maintien de la lactation après l'accouchement, mais elle participe aussi à la régulation de la fonction immunitaire et du comportement parental. L'hyperprolactinémie, quelle qu'en soit la cause, supprime la pulsatilité de la GnRH et entraîne un hypogonadisme hypogonadotrope avec aménorrhée, infertilité et galactorrhée chez la femme, et baisse de la libido avec dysfonction érectile chez l'homme. L'ACTH contrôle la croissance et l'activité sécrétoire des zones fasciculée et réticulée du cortex surrénalien, commandant la production de cortisol et d'androgènes surrénaliens. La sécrétion d'ACTH suit un rythme circadien marqué avec un pic en fin de nuit et un nadir en fin de soirée, et s'élève rapidement en réponse à tout stress physique ou psychique. La TSH stimule la synthèse et la libération des hormones thyroïdiennes T3 et T4, ainsi que la croissance et la vascularisation du parenchyme thyroïdien. Les gonadotrophines orchestrent la fonction exocrine et endocrine des gonades comme décrit précédemment, la FSH étant essentielle à la spermatogenèse et au développement folliculaire, et la LH au déclenchement de l'ovulation et à la stéroïdogenèse.

La neurohypophyse.
La neurohypophyse, ou lobe postérieur, est composée de cellules gliales spécialisées appelées pituicytes et des terminaisons axonales dilatées des neurones magnocellulaires. Elle ne synthétise pas elle-même d'hormones, mais stocke et libère dans la circulation générale la vasopressine et l'ocytocine produites dans les corps cellulaires hypothalamiques. La vasopressine, ou hormone antidiurétique, est libérée en réponse à une élévation de l'osmolalité plasmatique détectée par les osmorécepteurs hypothalamiques, et à une réduction du volume sanguin efficace. Elle agit sur les récepteurs V2 des cellules principales du tube collecteur rénal pour augmenter la réabsorption d'eau par insertion d'aquaporines de type 2 dans la membrane apicale, permettant la concentration des urines. Elle possède également un effet vasoconstricteur via les récepteurs V1 en cas d'hypotension sévère. L'ocytocine déclenche les contractions utérines lors du travail en sensibilisant le myomètre, et provoque l'éjection du lait en réponse à la succion du mamelon par contraction des cellules myoépithéliales des alvéoles mammaires. Au niveau central, l'ocytocine module les comportements d'attachement, la confiance sociale et la réduction du stress.

Pathologies de l'hypophyse.
La pathologie hypophysaire est dominée par les adénomes, tumeurs bénignes représentant dix à quinze pour cent des tumeurs intracrâniennes. 

Les adénomes sont classés en fonctionnels s'ils sécrètent un excès hormonal, ou non fonctionnels s'ils n'entraînent pas de syndrome hormonal. Le prolactinome est le plus fréquent des adénomes fonctionnels, se manifestant par une hyperprolactinémie associée à un hypogonadisme et à une galactorrhée. Les adénomes somatotropes provoquent le gigantisme avant la soudure des cartilages de conjugaison, et l'acromégalie chez l'adulte, pathologie insidieuse associant épaississement des traits, élargissement des extrémités, arthropathie, syndrome du canal carpien, hypertension artérielle, diabète et risque accru de néoplasies coliques et de complications cardiovasculaires. Les adénomes corticotropes sont responsables de la maladie de Cushing, forme d'hypercorticisme central avec obésité facio-tronculaire, faciès lunaire, bosse de bison, vergetures pourpres, atrophie musculaire, ostéoporose, hypertension et perturbations psychiatriques. Les adénomes thyréotropes sont rares et entraînent une hyperthyroïdie centrale avec TSH inappropriée, et les gonadotropes sont le plus souvent non fonctionnels ou à l'origine de signes compressifs. Les adénomes non fonctionnels se révèlent par leur effet de masse : céphalées, troubles visuels par compression chiasmatique, et insuffisance hypophysaire antérieure par compression du parenchyme sain. 

L'insuffisance antéhypophysaire, ou panhypopituitarisme quand toutes les lignées sont touchées, peut résulter de tumeurs, d'une chirurgie hypophysaire, d'une radiothérapie, de maladies infiltratives comme la sarcoïdose ou l'histiocytose, de la nécrose ischémique du post-partum décrite sous le nom de syndrome de Sheehan, ou d'apoplexie hypophysaire hémorragique. Le déficit en GH chez l'enfant conduit au nanisme harmonieux, chez l'adulte à une altération de la qualité de vie avec augmentation de la masse grasse, diminution de la masse maigre et ostéopénie. Le déficit en ACTH entraîne une insuffisance surrénalienne secondaire avec cortisol bas mais sans déficit en minéralocorticoïdes, se manifestant par une fatigabilité, une hypotension et un risque de décompensation aiguë lors d'un stress. Le déficit en TSH provoque une hypothyroïdie centrale. Le déficit en gonadotrophines induit un hypogonadisme hypogonadotrope.

Du côté de la neurohypophyse, la carence en vasopressine ou la résistance rénale à son action définissent le diabète insipide, caractérisé par une polyurie hypotonique, une polydipsie intense et un risque de déshydratation hypernatrémique si l'apport hydrique est insuffisant. Le diabète insipide central peut survenir après chirurgie hypophysaire, traumatisme crânien, tumeur de la région hypothalamo-hypophysaire ou au cours de maladies infiltratives. À l'inverse, le syndrome de sécrétion inappropriée d'hormone antidiurétique, ou SIADH, est une cause majeure d'hyponatrémie de dilution, parfois en rapport avec des pathologies pulmonaires ou neurologiques, des médicaments ou, rarement, une sécrétion ectopique paranéoplasique.

L'exploration de l'hypophyse fait appel aux dosages statiques des hormones antéhypophysaires et de leurs hormones cibles, avec une attention à l'heure de prélèvement, aux tests dynamiques de freinage et de stimulation pour démasquer les insuffisances partielles ou les hypersécrétions minimes, et à l'imagerie par résonance magnétique avec injection de gadolinium, qui permet une analyse fine de la loge sellaire et suprasellaire et de la tige pituitaire. Les traitements combinent l'exérèse chirurgicale par voie trans-sphénoïdale endoscopique ou microscopique, les agonistes et antagonistes hormonaux, la radiothérapie stéréotaxique, et la substitution hormonale à vie lorsque la fonction hypophysaire est définitivement compromise. La complexité de cette glande, véritable chef d'orchestre suspendu à la base du cerveau, tient à sa capacité à intégrer les commandes nerveuses de l'hypothalamus pour contrôler la croissance, la reproduction, le métabolisme et la réponse au stress, reliant l'environnement interne et externe à l'homéostasie de l'organisme tout entier.