La symptomatologie de l'hypothyroïdie primaire est souvent discrète et insidieuse. Les symptômes peuvent comprendre une intolérance au froid, une constipation, des pertes de mémoire, et des troubles de la personnalité. Une prise de poids modeste est en grande partie le résultat d'une rétention hydrique et d'une diminution du métabolisme. Des paresthésies des mains et des pieds sont fréquentes, souvent dues à un syndrome du canal carpien ou tarsien causé par le dépôt d'une substance fondamentale protéique dans les ligaments autour du poignet et de la cheville. Les femmes hypothyroïdiennes peuvent développer des ménorragies ou une aménorrhée secondaire.

L’expression du visage est triste; la voix est rauque et la parole est lente; le visage est bouffi et un œdème périorbitaire survient en raison de l’infiltration par des mucopolysaccharides, l’acide hyaluronique et la chondroïtine sulfate; les paupières s’affaissent du fait d’une diminution de la stimulation; les cheveux sont clairsemés, rêches et secs; et la peau est sèche, squameuse, et épaisse. La phase de relaxation des réflexes ostéotendineux est ralentie. Une hypothermie est habituelle. Une démence ou une psychose franche (démence du myxœdème) peut se produire.

Une coloration orangée est fréquente, particulièrement notable sur les paumes et la plante des pieds, due au dépôt de carotène dans les couches riches en lipides de l'épiderme Le dépôt de substance fondamentale protéique dans la langue peut causer une macroglossie. La diminution des hormones thyroïdiennes et de la stimulation adrénergique provoque une bradycardie. Le cœur peut être augmenté de volume à l'examen et à l'imagerie, en partie à cause d'une dilatation, mais surtout à cause d'un épanchement péricardique. Des épanchements pleuraux ou abdominaux peuvent également être observés. Des épanchements péricardiques et pleuraux se développent lentement et sont rarement la cause d'une détresse respiratoire ou hémodynamique.

Les patients âgés ont beaucoup moins de symptômes que les patients plus jeunes, et les plaintes sont souvent discrètes et imprécises. Beaucoup de patients âgés atteints d'hypothyroïdie présentent des syndromes gériatriques non spécifiques, confusion, anorexie, perte de poids, chute, incontinence, diminution de la mobilité. Des symptômes musculo-squelettiques (en particulier des arthralgies) se produisent souvent, mais l'arthrite est rare. Des douleurs et une faiblesse musculaire, mimant souvent une pseudo-polyarthrite rhizomélique ou une polymyosite, et une élévation des CK peuvent être observées. Chez les personnes âgées, l'hypothyroïdie peut simuler la démence ou une maladie de Parkinson.

Bien que l'hypothyroïdie secondaire soit rare, ses causes affectent souvent les autres glandes endocrines contrôlées par l'axe hypothalamohypophysaire. En cas d'hypothyroïdie chez la femme, les signes en faveur d'une hypothyroïdie secondaire sont des antécédents d'aménorrhée plutôt que des ménorragies et quelques signes évocateurs à l'examen clinique. L'hypothyroïdie secondaire est caractérisée par une peau et des cheveux secs sans être rêches, une dépigmentation cutanée, une macroglossie minime, une atrophie des seins, et une PA basse. De plus, le cœur est petit, et on n'observe pas d'épanchements péricardiques. L'hypoglycémie est fréquente en raison de l'insuffisance surrénalienne ou du déficit en hormone de croissance, concomitants.

La TSH sérique est le test le plus sensible et le dépistage des populations à risque est justifié ( Revue générale de la fonction thyroïdienne : Bilan biologique de la fonction thyroïdienne). Dans l'hypothyroïdie primitive, il n'y a plus de rétro-inhibition de l'hypophyse intacte, et la TSH sérique est toujours élevée, alors que la T₄ sérique libre est basse. Dans l'hypothyroïdie secondaire, la T₄ libre et la TSH sérique sont basses (parfois la TSH est normale, mais avec une bioactivité diminuée).

De nombreux patients atteints d'hypothyroïdie primaire ont des concentrations normales de triiodothyronine (T₃) circulante, probablement par la stimulation soutenue de la thyroïde défaillante par la TSH, résultant en une synthèse et une sécrétion préférentielles de l'hormone biologiquement active, la T₃. Par conséquent, le dosage sérique de la T₃ n'est pas un bon reflet d'hypothyroïdie.

Une anémie est souvent présente, habituellement normocytaire-normochrome et d'étiologie inconnue, mais elle peut être hypochrome à cause de ménorragies et parfois macrocytaire en raison d'une association à une anémie de Biermer ou une diminution de l'absorption d'acide folique. L'anémie est rarement sévère (Hb habituellement > 9 g/dL). À mesure que l'état hypométabolique est corrigé, l'anémie régresse, nécessitant parfois de 6 à 9 mois pour disparaître.

Le cholestérol sérique est généralement élevé dans l'hypothyroïdie primaire, mais moins dans l'hypothyroïdie secondaire.

Outre l'hypothyroïdie primaire et secondaire, d'autres pathologies peuvent entraîner des concentrations basses de T₄ totale, tels que le déficit sérique en globuline liant la thyroxine (thyroxine-binding globulin) (TBG), certains médicaments ( Hypothyroïdie primaire), et le syndrome de basse T3 ( Thyroïdite d'Hashimoto).

Diverses préparations d'hormones thyroïdiennes sont disponibles pour le traitement substitutif, dont les préparations synthétiques de T₄ (l-thyroxine), T₃ (liothyronine), les associations des 2 hormones de synthèse, et des extraits animaux thyroïdiens. La l-thyroxine est préférentiellement utilisée; la dose d'entretien habituelle est de 75 à 150 mcg po 1 fois/j, à adapter en fonction de l'âge, de l'indice de masse corporelle et l'absorption (pour les doses pédiatriques, Hypothyroïdie chez le nourrisson et l'enfant : Protocoles de traitement). La dose initiale chez les patients jeunes ou d'âge moyen, en bonne santé par ailleurs, peut être de 100 mcg ou 1,7 mcg/kg po 1 fois/j.

Cependant, chez les patients âgés et chez ceux souffrant de maladies cardiaques, le traitement commence par de faibles doses, habituellement de 25 mcg 1 fois/j. La dose est ajustée q 6 semaines jusqu'à atteindre la dose d'entretien. Il est nécessaire de diminuer la dose d'entretien chez les patients âgés et de l'augmenter chez la femme enceinte. Il peut être également nécessaire d'augmenter les doses en cas d'absorption concomitante de médicaments qui diminuent l'absorption de la T₄ ou qui augmentent son excrétion biliaire. La dose utilisée doit être la plus faible permettant de ramener la TSH sérique dans la zone moyenne de la normale (bien que ce critère ne puisse pas être utilisé en cas d'hypothyroïdie secondaire). En cas d'hypothyroïdie secondaire, la dose de l-thyroxine doit permettre d'obtenir une T₄ libre dans la zone moyenne de la normale.

La liothyronine ne doit pas être utilisée seule en traitement substitutif à long terme en raison de sa courte demi-vie et des grands pics sériques de T₃ qu'elle entraîne. L'administration de quantités standard (25 à 37,5 mcg bid) permet l'augmentation rapide de la T₃ sérique entre 300 et 1000 ng/dL (4,62 à 15,4 nmol/L) en 4 h en raison de son absorption presque complète; ces concentrations reviennent à la normale en 24 h. En outre, les patients recevant de la liothyronine sont en hyperthyroïdie biologique pendant au moins plusieurs heures par jour, ce qui peut augmenter les risques cardiaques.

Des variations similaires de la T₃ sérique se produisent lorsque des mélanges de T₃ et de T₄ sont administrés po, avec cependant un pic de T₃ plus faible car moins de T₃ est administrée. Des traitements de remplacement contenant de la T₄ synthétique s'accompagnent d'un profil différent de la réponse de la T₃ sérique. L'augmentations de T₃ sérique est progressive, et atteint la normale lorsque des doses adéquates de T₄ sont administrées. Des préparations en poudre de thyroïde animale contiennent des quantités variables de T₃ et de T₄ et ne doivent pas être prescrites à moins que le patient n'en prenne déjà et qu'il ait une TSH normale.

En cas d'hypothyroïdie secondaire, la l-thyroxine ne doit pas être administrée tant que la normalité de la sécrétion du cortisol n'a pas été vérifiée (ou qu'un traitement par cortisol a été administré), car la l-thyroxine peut entraîner une insuffisance surrénalienne aiguë.