Dans la circulation sanguine, les hormones thyroïdiennes tétra-iodothyronine ou thyroxine (T4) et tri-iodothyronine (T3) sécrétées par la glande thyroïde après protéolyse de la thyroglobuline sont présentes sous forme libre (T4L et T3L) et liées à des protéines de transport (T4T et T3T). Seules les fractions libres des hormones qui représentent 0,03 % de la T4 et 0,3 % de la T3 traversent la membrane capillaire. Les dosages de T4L et de T3L ont donc une plus grande sensibilité et spécificité diagnostiques que ceux de T4T et T3T. T4 et T3 exercent au niveau hypophysaire et hypothalamique un rétrocontrôle négatif sur leur propre sécrétion. Les dosages de T4L et de T3L participent de ce fait à l'exploration fonctionnelle biologique de l'axe thyréotrope. Le dosage de T4L participe au diagnostic d'hypo- ou d'hyperthyroïdie. Le dosage de T3L est justifié dans le cadre de la quantification d'une hyperthyroïdie patente ou fruste. Les dosages des hormones thyroïdiennes présentent des difficultés liées aux faibles concentrations mesurées et à l'équilibre dynamique hormone/protéine porteuse. Les immunodosages actuellement utilisés font appel à des méthodes relatives par immunoextraction en une ou deux étapes. Leurs caractéristiques analytiques sont satisfaisantes pour une utilisation en routine clinique. En cas de discordance des dosages avec la clinique ou de discordance entre les différents paramètres du bilan thyroïdien, il faut suspecter une interférence ou un biais analytique. Les interférences analytiques les plus fréquentes peuvent se rencontrer avec des anticorps antihormones qui sont des variants des anticorps antithyroglobuline, le facteur rhumatoïde ou des anticorps hétérophiles.