LA SPERMATOGENESE
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MODULE de MAIEUTIQUE Anatomie et histologie de l’appareil reproducteur et du sein, organogénèse, tératogenèse Histo-Embryologie (Coordonateur Pr Janky) Histologie des gonades, du sein et de l’appareil génital Dr. Nadia Prisant GONADES TESTICULES Les testicules humains sont deux organes de forme ovoïde, dont les dimensions moyennes sont d’environ 5 cm de long sur 3 cm de large et 2,5 cm d’épaisseur. Le testicule a une fonction exocrine et une fonction endocrine. La fonction exocrine est la production des gamètes contrôlée par les cellules de Sertoli qui libèrent dans la lumière des tubes séminifères, les spermatozoïdes à partir des cellules germinales. La fonction endocrine est assurée par les cellules interstitielles de Leydig Il existe un important contrôle paracrine local. Les cellules de Sertoli Elles représentent 17% du volume testiculaire. Ce sont des cellules somatiques qui ont un rôle de soutien pour les cellules germinales. Elles sont indispensables au bon déroulement de la spermatogenèse. Leur différenciation débute peu avant la puberté. Les cellules de Sertoli sont des cellules pyramidales, de grande taille (70 x 20 µm), qui reposent sur la membrane basale. Leur pointe atteint la lumière du tube. Les limites cellulaires ne sont pas visibles en microscopie photonique (aspect pseudo-syncitial). Seule la microscopie électronique a permis de préciser leur morphologie. - Leur contour est irrégulier et les faces latérales sont déprimées par les cellules germinales voisines. - Le cytoplasme, pâle, renferme de volumineuses enclaves lipidiques, associées à du réticulum lisse, de nombreux lysosomes (primaires et secondaires) et des pigments (lipochromes). Il renferme des inclusions caractéristiques, les cristalloïdes de Charcot (ou Charcot-Bottchner). Elles mesurent 2 à 4 µm et sont constituées des microtubules rangés parallèlement. On y décrit également les cristalloïdes de Lubarsch, allongés, et les cristalloïdes de Spangaro, colorables seulement par certaines méthodes. - Le noyau, au tiers basal, triangulaire ou ovalaire, a un grand axe perpendiculaire à la basale. Il est souvent encoché et est nucléolé (le nucléole est caractéristique, avec une masse centrale acidophile encadrée par 2 blocs basophiles). La barrière hémato-testiculaire Les cellules de Sertoli sont réunies entre elles par des complexes de jonction au pôle basal, par quelques jonctions communicantes et par des desmosomes sur leurs faces latérales. En regard des cellules germinales, les espaces intercellulaires sont assez larges (15 à 20 nm) et la membrane plasmique ne présente pas de différenciation notable, sauf au niveau des spermatides. A ce niveau, une couche fibrillaire sous-membranaire, riche en actine, est associée à des citernes lamellaires de réticulum lisse. Au tiers externe de l'épithélium, des jonctions serrées (Zonula occludens) (ZO) entre les cellules de Sertoli séparent l'épithélium séminal en 2 compartiments : - Un compartiment externe où se trouvent les spermatogonies et spermatocytes jusqu'au stade préleptotène. - Un compartiment interne, communiquant avec la lumière du tube, qui renferme les éléments les plus avancés de la lignée germinale. Les cellules de Sertoli sont les seuls intermédiaires entre le sang et cet espace interne. Les cellules de Leydig Elles représentent environ 3% du volume testiculaire et constituent la glande interstitielle du testicule. Morphologie Ce sont des éléments polyédriques de 15 à 20 µm de diamètre, au noyau rond central, nucléolé et à la chromatine granulaire. Le cytoplasme est comparable à celui des autres cellules élaborant des hormones stéroïdes. Il est dense ou microvacuolaire, riche en réticulum lisse, en mitochondries (à crêtes tubulaires), en vitamine C et en enzymes de la synthèse des stéroïdes. Il renferme des vacuoles lipidiques riches en cholestérol et des enclaves pigmentaires. Le cytoplasme renferme en outre des inclusions protéiques à structure cristalline : les cristalloïdes de Reinke. Biologie La cellule de Leydig élabore les androgènes testiculaires (Testostérone, androstènedione, DéhydroEpi-Androstérone, Dihydrotestostérone, androstanediol). Ces androgènes sont synthétisés à partir du cholestérol. L'androgène principal chez l'Homme est la testostérone qui, en synergie avec la FSH, assure le maintien et l'intégrité de la lignée germinale. Elle agit également sur d'autres tissus : tissu osseux, tissu musculaire, peau et ses annexes. La cellule de Leydig libère également un peu d'estrogènes, qui, avec les estrogènes libérés par les cellules de Sertoli totalisent 10 à 20 % des estrogènes chez l'homme. L'activité de la cellule de Leydig est stimulée par la lutéotropine hypophysaire (L.H.), produite par les cellules gonadotropes de l'hypophyse glandulaire. La cellule de Leydig est sensible à d'autres médiateurs (prolactine, glucocorticoïdes, insuline, EGF, vitamines A et E, prostaglandines). Inversement, les stéroïdes sexuels, androgènes et estrogènes exercent un effet inhibiteur sur l'activité de la cellule de Leydig. Ainsi il existe un rétrocontrôle négatif de la production des stéroïdes sexuels à l'intérieur même du lobule testiculaire. La spermatogénèse La spermatogenèse est l’ensemble des divisions cellulaires et des différenciations au cours de l’évolution de la lignée germinale qui, à partir des cellules souches (spermatogonies), aboutissent à la formation des gamètes mâles matures (spermatozoïdes). C’est un processus continu dans le temps à partir de la puberté. Dans, la lignée germinale, 3 types de cellules sont reconnaissables, correspondant chacun à une étape précise: o les spermatogonies: divisions mitotiques o les spermatocytes: méiose o les spermatides: différenciation terminale ou spermiogenèse La durée complète de la spermatogenèse humaine, appelée cycle spermatogénétique, est de 74 jours. La méiose spermatocytaire débute à la puberté, immédiatement après une phase de multiplication des spermatogonies. Ces spermatogonies se sont développées à partir des cellules germinales primordiales qui ont colonisé le testicule fœtal Le cycle de l’épithélium séminal L’observation, en coupe transversale, des tubes séminifères montre qu’ils n’ont pas tous le même aspect, c’est à dire qu’ils n’ont pas la même composition en cellules germinales de différents types Chez l’homme, on peut observer 6 associations préférentielles de cellules germinales entre elles définissant les 6 stades de l’épithélium séminal Ces stades sont dus à une entrée en mitose cyclique et régulière des spermatogonies associée à une durée d’existence variable de chaque type cellulaire pendant la spermatogenèse Les spermatogonies entrent en division de façon périodique, tous les 16 jours. Parallèlement à ce phénomène, chaque type de cellule germinale a une durée de vie différente. Les spermatozoïdes libérés par l’épithélium séminal sont transportés le long de l’épididyme pendant 12 jours supplémentaires. Ainsi, le cycle complet de la spermatogonie jusqu’au spermatozoïde mature dure 86 jours. 74j 23j 1j 23j 18j 9j Chacun des 6 stades se répète tous les 16j = durée du cycle de l’épithélium séminal Cycle spermatogénétique = 74j ~ 4 cycles et demi de l’épithélium séminal OVAIRES Les fonctions de l'ovaire sont l'ovogenèse et la stéroïdogenèse. L'œstrogène et la progestérone préparent l'endomètre de l'utérus pour l'implantation et le maintiennent en cas de fécondation. La surface de l'ovaire est couverte d'un épithélium simple (cubique ou pavimenteux) continue avec le mésothélium du péritoine La tunique albuginée est une couche de tissu conjonctif dense,au-dessous de l'épithélium. Le Cortex ovarien est formé de 2 composantes: 1. Stroma cortical : (tissu de soutien) formé des fibres du tissu conjonctif et d'un grand nombre de cellules du stroma 2. Les follicules ovariens formés d'ovocytes et de cellules folliculaires. Ces follicules sont dans différents stages. La médullaire est formée de tissu fibro-élastique lâche, quelques muscles lisses, des vaisseaux sanguins et lymphatiques ainsi que des nerfs Les vaisseaux et les nerfs rejoignent la médullaire à travers le hile. Ovogenèse 1. Les ovogonies sont les cellules germinatives. Chez le fœtus féminin, au cours du 2e trimestre de la grossesse, toutes les ovogonies augmentent de taille et se nomment ovocytes de 1er ordre (ovocytes I). 2. Les ovocytes I commencent la prophase de la 1ère division méiotique; ils restent bloqués à cette phase jusqu'à ce que les cycles ovariens et menstruels commencent à la puberté. 3. À chaque cycle quelques-uns des ovocytes I continuent à se développer. Juste avant l'ovulation, l'ovocyte I complète la 1ère division méiotique. Résultats : formation de l'ovocyte du 2e ordre (ou ovocyte II) ainsi qu'un 1er globule polaire (ce dernier contient l'excès du matériel génétique). N.B. Les ovogonies et les ovocytes I contiennent 46 chromosomes "2n" (22 autosomes et 2 sexes chromosomes "XX" et sont des cellules diploïdes, tandis que l'ovocyte II est une cellule haploïde i.e. 23 chromosomes "n" (22 autosomes et 1 sexe chromosome "X") 4. L'ovocyte II commence immédiatement la 2edivision méiotique, il s'arrête à la métaphase et ne se complète qu'en cas de fertilisation. Résultat : ovule + un 2e globule polaire. Le 1er globule polaire ne se divise pas, les globules polaires dégénèrent. N.B. L'ovogonie donne 1 ovule, tandis que la spermatogonie donne 4 spermatozoïdes. Développement des follicules ovariens Dans la partie externe du cortex ovarien, se trouve un grand nombre (600 000 - 800 000) de follicules primordiaux. 1. Chaque follicule primordial est formé d'un ovocyte I entouré d'une seule couche de cellules folliculaires pavimenteuses. 2. Formation des follicules primaires monocouches. À partir de la puberté, avec chaque cycle menstruel (environ 28 jours), la sécrétion cyclique de F.S.H. (hormone folliculo-stimulante) par l'hypophyse initie et stimule le développement d'un petit nombre de follicules primordiaux (jusqu'à 20). Ceux-ci se transforment en follicules primaires monocouches Résultats : Croissance de l'ovocyte, croissance des cellules folliculaires qui deviennent cuboïdes. 3. Formation des follicules primaires multicouches : La sécrétion continue du F.S.H. induit la multiplication des cellules folliculaires qui se stratifient et forment la granulosa, ainsi que la croissance de l'ovocyte. L'ovocyte sécrète la zone pellucide qui est acidophile homogène et formée de glycoprotéines Elle sépare la granulosa de l'ovocyte. Les cellules de la granulosa autour de la zona pellucida forment la corona radiata. La formation de la thèque folliculaire est due à la croissance des cellules du stroma ovarien qui entourent les follicules. N.B. Avec la croissance des follicules, la thèque folliculaire se divise-en; thèque externe et thèque interne 4. Formation des follicules secondaires Durant leur croissance, les follicules se dirigent vers la région profonde du stroma du cortex. La croissance est due à plusieurs facteurs: F.S.H., facteurs de croissance épidermale, facteurs de croissance semblables à l'insuline et les ions de calcium. Quand le nombre des cellules formant la granulosa est de 6 - 12 couches, des espaces remplis de liquide apparaissent entre les cellules de la granulosa Ces espaces confluent pour former une cavité appelée l'antre. La granulosa sécrète dans le liquide folliculaire une substance appelée l'inhibiteur de la maturation de l'ovocyte N.B. Les follicules primaires et secondaires sont appelés follicules en cours de développement. 5. Follicules tertiaires (de De Graaf) La croissance d'un seul follicule forme le follicule de De Graaf. Il se trouve dans toute l'épaisseur du cortex et produit une élévation sur la surface de l'ovaire. Juste avant l'ovulation, l'ovocyte I complète la 1ère division méiotique. L'ovocyte II ainsi que le 1er globule polaire en résultent. LE SEIN Organisation histologique Le sein comporte d’avant en arrière le tégument, le tissu conjonctif sous-cutané, le corps mammaire, renfermant la glande mammaire puis un tissu conjonctif lâche. Le tégument mammaire comporte en son centre le mamelon entouré par l’aréole. La peau de l’aréole et du mamelon est fine et possède de longues papilles dermiques. Le tissu conjonctif souscutané sous-jacent contient de nombreuses fibres élastiques et des faisceaux de cellules musculaires lisses circulaires et radiaires dont l’architecture permet l’érection du mamelon. Les glandes de Montgomery (d’un type voisin des glandes sudoripares) siègent dans l’aréole. Le long du bord périphérique de l’aréole existent par ailleurs de grosses glandes sudoripares et des glandes sébacées (qui en général ne sont pas associées à un follicule pileux). L’innervation sensitive de la peau de l’aréole et du mamelon est richement développée (zone érogène). Le mamelon contient les canaux terminaux des lobes mammaires appelés canaux lactifères. Fonction Chacune des deux glandes mammaires est une glande exocrine, tubulo-alvéolaire composée, sécrétant le lait. Son architecture est schématiquement superposable à celle des autres glandes exocrines composées. On y trouve un système ramifié de canaux excréteurs terminés en cul-de-sac par des portions sécrétrices tubulo-alvéolaires. Chaque glande mammaire est constituée de 10 à 20 lobes drainés par des canaux galactophores collecteurs « lactifères » s’ouvrant individuellement à la peau au niveau du mamelon. Chaque lobe est lui-même constitué de lobules, chaque lobule étant constitué de tubulo-alvéoles correspondant à la partie sécrétrice de la glande. Les lobes sont séparés par du tissu conjonctif dense et entourés par du tissu adipeux abondant, de même les lobules sont entourés par du tissu conjonctif dense alors que le tissu conjonctif intralobulaire (tissu conjonctif palléal) est lâche. APPAREIL GENITAL FEMININ L'utérus La paroi de l'utérus est formée de 3 couches: 1. Périmètre: (péritoine, couche externe). Il est formé de mésothélium (épithélium pavimenteux simple) qui recouvre un tissu conjonctif épais. 2. Myomètre: (couche moyenne). C'est la couche la plus épaisse, elle est formée de bandes de muscles lisses et une quantité considérable de tissu conjonctif. Le myomètre est formé de 3 couches (presque impossible de les différencier) 3. L'endomètre (couche interne) L'endomètre ainsi que le myomètre subissent des changements durant le cycle menstruel. Ces changements sont reliés au processus de maturation des follicules ovariens. Après l'implantation, ils subissent une croissance considérable. L'épithélium est cylindrique simple, possédant des cellules sécrétoires et des cellules ciliées; la lamina propria est épaisse, elle est formée du tissu conjonctif qui contient des glandes tubuleuses simples en continuité avec l'épithélium Entre les 1eres règles et la ménopause, l'endomètre peut être divisé en 2 couches: 1. Couche basale profonde: Cette couche ne subit pas de changements majeurs durant les cycles menstruels, elle n'est pas éliminée durant les règles, mais à partir de cette couche, une nouvelle couche fonctionnelle se développe après l'élimination menstruelle. 2. Couche fonctionnelle superficielle: cette couche borde la lumière, elle subit des changements durant les phases des cycles menstruels (hormono-dépendante). D'après la phase, elle peut subir une prolifération, une sécrétion, une nécrose ou une élimination. Cycle menstruel: L'endomètre subit des changements cycliques divisés en 3 phases) Phase proliférative (oestrogénique ou folliculaire): Durant les menstruations, la totalité de la couche fonctionnelle est éliminée laissant derrière elle la couche basale. La phase proliférative coïncide avec le développement des follicules ovariens et la sécrétion de l'œstrogène Phase sécrétoire (progestéronale ou lutéale) Cette phase coïncide avec le développement du corps jaune et la production de la progestérone par le corps jaune. Phase menstruelle: Au cas où il n'y aurait pas d'implantation, le corps jaune cesse de fonctionner après 10 jours. Le col utérin Il diffère du reste de l'utérus. La musculaire contient plus de tissu conjonctif et moins de muscles lisses. La lamina propria est plus fibreuse. L'épithélium est cylindrique simple, muco-sécrétant. Il contient des glandes muqueuses endo-cervicales mais ne contient pas d'artères spiralées. Des changements mineurs se produisent durant le cycle menstruel et il n'y a pas d'exfoliation. La quantité et les propriétés du mucus cervical (glaire) sont très variables. Au milieu du cycle le mucus est abondant (10 fois plus), clair, moins visqueux et alcalin. Ceci facilite les mouvements des spermatozoïdes. À d'autres moments, le mucus est visqueux et imperméable aux spermatozoïdes L'épithélium cervical s'exfolie constamment dans le vagin, un diagnostic précoce des tumeurs est possible grâce à la cytologie cervicale de dépistage (Papanicolaou frottis cervical). À l'ostium externe de l'utérus, l'épithélium du canal endocervical rencontre l'épithélium pavimenteux stratifié du vagin. Les cellules de cette zone de transition sont le site primaire des cancers. Trompes de Fallope Les trompes de Fallope transportent l'ovule depuis l'ovaire jusqu'au corps de l'utérus (cavité utérine). Elles sont également le site de la fécondation de l'ovule par le spermatozoïde. Après la fécondation, la trompe transmet l'ovule fertilisé à la cavité utérine pour l'implantation. La paroi est formée de 3 couches: Séreuse : Une mince couche de tissu conjonctif recouvert du mésothélium, épithélium pavimenteux simple (péritoine viscéral) Musculaire : La paroi musculaire lisse cause les mouvements péristaltiques. Muqueuse : La muqueuse forme des replis, des ramifications et des enroulements, c'est pour cette raison que la lumière est irrégulière. La muqueuse est formée d'un épithélium et d'une lamina propria formé d'un tissu conjonctif lâche vascularisé. L'épithélium: Cylindrique simple, contient 2 types de cellules: Cellule ciliée : Plus haute et plus ciliée dans la période pré ovulatoire, elle se raccourcit progressivement et perd quelques cils jusqu'à la menstruation (ces cellules s'hypertrophient durant la phase folliculaire, stimulées par l'estrogène). La diminution de hauteur et du nombre de cils est probablement un effet de la progestérone (durant la phase lutéale), puisque des changements identiques surviennent et persistent durant la grossesse. Les cellules ciliées, associées au péristaltisme, sont responsables de la migration ovulaire vers l'utérus et de la propulsion des spermatozoïdes dans la direction opposée. Cellule non ciliée ou cellule sécrétoire : La sécrétion a pour fonctions la nutrition de l'ovule, le transport de l'ovule et de gêner le passage des microbes vers la cavité péritonéale. Résumé Séreuse: Tissu conjonctif mince recouvert d'épithélium pavimenteux simple (mésothélium) Musculaire: muscle lisse, circulaire interne et longitudinale externe Muqueuse: Chorion recouvert d'épithélium formé des cellules ciliées et des cellules sécrétoires non ciliées. L'épithélium présente des replis. La lumière est irrégulière. Le vagin La paroi vaginale est formée de 3 couches: Muqueuse: Elle présente plusieurs plis. Elle est formée d'un épithélium et d'une lamina propria. L'épithélium est pavimenteux stratifié non kératinisant. Il n'y a pas de glande. La lamina propria est un tissu conjonctif riche en vaisseaux sanguins , lymphocytes et en fibres élastiques, (responsable de son élasticité). Musculaire : Formée de muscle lisses. La division, en couches circulaires internes et couches longitudinales externes, est mal définie Adventice : Contenant de nombreuses fibres élastiques dans un tissu conjonctif riche en nerfs et vaisseaux APPAREIL GENITAL MASCULIN Les voies génitales véhiculent les spermatozoïdes et modifient la composition du liquide séminal.Elles comprennent les voies spermatiques proprement dites. Outre le transport des spermatozoïdes, les voies génitales reçoivent les sécrétions des glandes annexes qui participent à l'élaboration du sperme. Ces voies se poursuivent par l'urètre, segment commun à l'appareil reproductif et à l'appareil urinaire. LES VOIES INTRA-TESTICULAIRES Elles ont un faible diamètre et à leur niveau les spermatozoïdes sont immobiles (les tubes droits et le rete testis ou réseau de Haller). LES CONDUITS EFFERENTS Anatomiquement, ils appartiennent à l'épididyme (dont ils constituent le Globus major).Il s'agit de 12 à 15 tubes de 20 cm de long qui émergent du hile testiculaire. L'épithélium est prismatique polymorphe simple constitué de 3 types de cellules, des cellules prismatiques ciliées, des cellules cubo-prismatiques à microvillosités apicales et des cellules basales L’EPIDYDYME Le conduit épididymaire est pelotonné pour former une masse épaisse et allongée, l'épididyme, qui coiffe le testicule en cimier de casque. La partie crâniale, la plus volumineuse, où se jettent les cônes efférents, constitue la tête de l'épididyme. Elle se poursuit par le corps puis par la queue de l'épididyme. Cette dernière se continue par le canal déférent. L’épithélium est prismatique/cylindrique pseudostratifié et repose sur une membrane basale. Il comprend 2 types cellulaires : des cellules principales et des cellules basales. Le conjonctif est dense et richement vascularisé. Il renferme des cellules musculaires lisses qui sont le siège de mouvements péristaltiques spontanés assurant la progression des spermatozoïdes. LES GLANDES ANNEXES La Prostate Elle est la plus grande glande accessoire chez l’homme. Elle sécrète une grande quantité de fluide séminal. La sécrétion prostatique est blanche, fluide, riche en acide citrique, en amylase, en enzymes fibrinolysines (qui liquéfie la semence coagulée déposée dans le vagin) et en phosphatase acide (cette substance augmente en cas de cancer de la prostate). Structure fibro – musculo – glandulaire Capsule et stroma : Fibro-élastique riche en muscles lisses. La capsule donne naissance à des septums qui divisent la prostate en lobules. Glandes: 30-50 glandes tubulo-alvéolaires entourent l’urètre prostatique. Elles forment 3 groupes: Un groupe de glandes muqueuses, un groupe de glandes sous-muqueuses et un groupe externe de glandes prostatiques principales La lumière glandulaire emmagasine habituellement un peu de sécrétions qui forment des petits corps amylacés sphériques formés de lamelles concentriques. N.B. Chez les personnes âgées, l’hypertrophie des glandes de la muqueuse et sous-muqueuse peut aboutir à la compression de l’urètre, provoquant des troubles de la miction incluant la rétention de l’urine. L’épithélium glandulaire est variable L’épithélium inactif: court, cuboïde / L’épithélium actif: stimulé par l’androgène, devient cylindrique simple ou cylindrique pseudo-stratifié Chez les personnes âgées, les corps amylacés sont calcifiés et forment des concrétions prostatiques. L’urètre prostatique est tapissé d’épithélium de transition. Les vésicules séminales La paroi est formée des couches suivantes : Adventice formée d’un tissu conjonctif contenant des vaisseaux et des nerfs. Musculaire : des muscles lisses forment une couche circulaire interne et une couche longitudinale externe Muqueuse Elle présente un système de replis anastomosés qui permet d’obtenir une vaste surface de sécrétion. Les sécrétions sont épaisses, jaunes, crémeuses. Elles contiennent des prostaglandines et des sucres (principalement le fructose, le principal nutriment des spermatozoïdes. Les composantes de la muqueuse et des replis sont : Épithélium pseudo-stratifié cylindrique simple ou cuboïde, formé d’un épithélium cylindrique non cilié et des cellules basales rondes. Dans la lumière, noter les sécrétions éosinophiles Lamina propria formée d’un tissu conjonctif fibro-élastique. LE PENIS Le pénis est composé principalement de tissus érectiles et contient une portion de l’urètre. Les Tissus érectiles sont entourés des tuniques albuginées (tissu fibro-élastiques). Le tissu érectile est formé de larges lacunes vasculaires. Les trabécules sont formées du tissu conjonctif fibroélastique contenant des fibres de muscles lisses. Les lacunes sont bordées par un endothélium. Les 3 tissus érectiles sont le corps spongieux et les 2 corps caverneux. L’urètre spongieux se situe dans le corps spongieux. L’épithélium qui revêt l’urètre spongieux, est cylindrique stratifié ou pseudo-stratifié. Il devient stratifié pavimenteux près du méat urétral. La muqueuse présente des invaginations appelées “les lacunes urétrales de Morgagni” qui contiennent quelques cellules muqueuses. Des glandes muqueuses tubuleuses ramifiées appelées “glandes urétrales” (de Littré) possèdent des conduits qui joignent les lacunes urétrales de Morgagni.
