Chez les organismes unicellulaires, comme les bactéries et les protozoaires, toute la cellule répond à une stimulation venant de l'environnement. A l'intérieur de cette cellule, des signaux éventuels peuvent, grâce à la courte distance à parcourir, être transmis par diffusion de composés chimiques. Au contraire, chez les organismes multicellulaires les différents groupes cellulaires spécialisés, ou organes, doivent être intégrés et coordonnés de façon ingénieuse.
Chez les mammifères, ce sont les systèmes nerveux et endocrinien qui assurent ces fonctions. Par ces deux systèmes, les signaux sont transmis respectivement par voies nerveuse et hormonale. Ils servent à contrôler le métabolisme, la régulation du milieu intérieur (circulation. pH, température. équilibre hydroélectrolytique, etc.). De plus, ils dirigent la croissance et la maturation de l'organisme, les fonctions nécessaires à la reproduction et, enfin, les réponses de cet organisme face au milieu extérieur. Dans ce contrôle interviennent des stimulations venant du monde extérieur, des facteurs psycho-émotionnels et, enfin, des mécanismes de rétroaction en provenance de l'organisme lui-même.
Les nerfs sont spécialisés dans la transmission rapide de signaux, généralement à gradation fine. A la périphérie, on distingue :
- un système nerveux somatique qui contrôle en premier lieu les muscles squelettiques et conduit les signaux des organes des sens vers les centres ; et
- un système autonome ou végétatif qui contrôle essentiellement la circulation, les organes internes, les fonctions sexuelles, etc.
Le système endocrinien est spécialisé dans une transmission lente et continue des signaux. Il utilise le système circulatoire pour couvrir de plus grandes distances dans l'organisme. Les messagers («messengers») du système endocrinien sont les hormones; elles proviennent de cellules sécrétrices et ont comme organe effecteur ou organe-cible (ou cellule-cible (= «target-cell»), une autre glande ou des cellules non endocriniennes.
Comme toutes les hormones circulent plus ou moins en même temps dans le sang, il est nécessaire que l'hormone et sa cellule-cible spécifique puissent se reconnaître mutuellement. A cet effet, les cellules-cibles possèdent des sites de liaison spécifiques (récepteurs) à l'hormone correspondante. Les affinités de ces récepteurs pour l'hormone doivent être très élevées car les concentrations hormonales atteignent seulement 10-8-10-12 mol/l.
En étroite collaboration avec les centres végétatifs du cerveau et le système nerveux autonome, le système endocrinien contrôle la nutrition, le métabolisme, la croissance, le développement physique et la maturation psychique, les mécanismes de la reproduction, l'adaptation à l'effort et l'équilibre du milieu intérieur (homéostasie).
La plupart de ces fonctions essentiellement végétatives se trouvent sous le contrôle central de l'hypothalamus, lui-même influencé par des centres supérieurs du cerveau.
Dans l'hypothalamus, des stimulations nerveuses peuvent être transformées en stimulations hormonales. Des cellules spécialisées de l'hypothalamus (cellules neuro-endocriniennes) produisent des hormones qui, à la suite d'une stimulation, sont libérées dans le sang.
Les substances libérées aux terminaisons nerveuses (acétylcholine. adrénaline, etc.) sont appelées, au contraire, médiateurs ou neurotransmetteurs car elles ne transmettent le signal que sur une courte distance, l'espace synaptique, c'est-à-dire jusqu'à la cellule suivante (en général, cellule nerveuse ou musculaire).
La médullosurrénale occupe une position intermédiaire ; en effet, l'adrénaline et la noradrénaline passent dans le sang, bien qu'elles fassent partie des transmetteurs du fait de leur structure chimique, et qu'elles soient aussi utilisées en tant que tels dans l'organisme.