Procréation
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PROCREATION Chapitre 1 : Du sexe génétique au sexe phénotypique Introduction : La méiose et la fécondation sont apparues au cours de l’évolution en parallèle de la reproduction sexuée et de la sexualité. L’alternance de ces deux mécanismes cellulaires permet une grande variabilité des génomes. La méiose et la fécondation ne sont possibles que si les organismes sont capables de produire des gamètes mâles ou femelles. Cela sous-entend la présence d’appareils génitaux différents pour chacun des sexes. Quels sont les phénomènes permettant la mise en place d’appareils génitaux fonctionnels différents selon le sexe génétique ? Bien que la reproduction sexuée soit apparue avec les premiers unicellulaires eucaryotes, l’exemple traité se limitera aux Mammifères placentaires (présence d’un placenta pendant la gestation et viviparité). Pour ce groupe les structures et fonctions des appareils sexuels mâle et femelle sont acquises au cours de 4 étapes au cours du développement de l’individu. I. PREMIERE ETAPE : STADE PHENOTYPIQUE INDIFFERENCIE. TP1 : Detsex Même si le sexe de l'embryon est déterminé génétiquement dès la fécondation, la première ébauche de gonade n'apparaît, dans l'espèce humaine, qu'à la cinquième semaine de développement. Elle est formée à partir d’un lot de cellules embryonnaires qui donneront la lignée germinale : les cellules germinales primordiales. Ces cellules forment une structure particulière dans l’embryon : la crête génitale. A partir de cette crête, un appareil génital tout d’abord indifférencié (même structure quel que soit le sexe génétique) se met en place. Ce stade indifférencié perdure jusqu’à 7-8 semaines de développement. Le stade indifférencié comporte : - structures internes : deux gonades accolées aux reins embryonnaires, deux canaux de Wolff (proches gonades), deux canaux de Müller, les quatre canaux sont reliés au sinus uro-génital. - structures externes : tubercule génital, sillon uro-génital, tubercule labio-scrotal. L’apparence de l’appareil génital est le même quel que soit le sexe génétique II. DEUXIEME ETAPE : DU SEXE GENETIQUE AU SEXE GONADIQUE. A. Comparaison du sexe phénotypique et du caryotype. Le caryotype XX conduit pour l’espèce humaine à la différenciation femelle de l’embryon et le caryotype XY conduit à une différenciation mâle dans la grande majorité des cas. Il existe cependant des anomalies qui ne respectent pas cette règle. Caryotype XX XY Maladie sujet femelle normal sujet mâle normal Caractéristiques Femelle fertile Mâle fertile Fréquence XXY syndrome de Klinefelter XXYY,XXXY,XXXXY ou mosaique XXX/XY XXX pseudo-Klinefelter XYY triple X (les deux X supplémentaires sont inactivés) sujet mâle normal XO syndrome de Turner YO Létal XX Homme XX XY Femme XY XX et XY (XX/XY) Hermaphrodite vrai mâle stérile (testicules différenciés 1/700 hommes mais réduits, absence de spermatogonies, grande taille, gynécomastie développement excessif des seins chez l’homme, virilisation incomplète) mâle stérile, syndrome apparenté au rare Klinefelter femme fertile, gonades et phénotypes 1/500 femmes normaux dans la majorité des cas mâle fertile, différenciation des gonades et phénotype normaux femme stérile (agénésie gonadique (régression des ovaires après leur différenciation), petite taille, ainsi que problèmes de pigmentation, rénaux, squelettique, auto-immuns, variables selon les individus) l'absence de X est incompatible avec le développement du zygote mâle stérile (testicules sans spermatogonies) femme stérile (ovaires dysgénésiques) stérile (tissu testiculaire et ovarien dans les gonades) 1/500 hommes 1/2700 femmes alors que la probabilité est de 1/500 (avortement spontané dans 99% des cas) 1/20 000 naissances 1/10 000 naissances 1/30 000 naissances Les anomalies de caryotype au niveau des autosomes conduisent généralement à une stérilité de l’individu accompagnée d’une perturbation plus ou moins importante des caractères sexuels secondaires et de la structure de l’appareil génital. Chez certains individus (ci-dessus en grisé) le phénotype sexuel ne correspond pas aux chromosomes sexuels, ces individus sont dits intersexués (présentent une inversion sexuelle), et c'est l'étude de leurs chromosomes qui a permis en grande partie de déterminer les gènes impliqués dans la détermination du sexe. Comment peut-on expliquer ces phénotypes anormaux ? Hypothèse : les phénotypes des individus présentant une inversion sexuelle sont dûs à la présence sur le chromosome X d’un ou plusieurs gènes du chromosome Y et vice-versa. Ce ou ces gènes serai(en)t responsables de la masculinisation ou de la féminisation de l’embryon. B. Chromosome Y et masculinisation. Autour de 7-8 semaines de développement, la différenciation de l’appareil génital embryonnaire commence. Le premier évènement est la transformation de l’ébauche de gonade en testicule (sexe génétique XY) ou en ovaire (sexe génétique XX). Grâce aux individus présentant des inversions sexuelles, il a été possible d’identifier les gènes responsables de cette différenciation. Doc 3, 4 et 5 p273 : sonde moléculaire SRY SRY : Sex determining Regiono Y chromosome = gène TDF : Testicule determination factor : protéine. La présence d’un seul gène de Y (résultat déduit de la transgenèse du doc 5), le gène SRY suffit pour la masculinisation de l’embryon. La protéine qu’il fabrique, le facteur de détermination testiculaire oriente la différenciation des cellules germinales primordiales en spermatogonies. L’absence de ce gène conduit à la différenciation des cellules germinales primordiales en ovogonies. Comment le gène agit-il ? C. SRY : un gène architecte. Ce gène est situé sur le bras court du chromosome Y humain. La protéine produite à partir du gène SRY possède un domaine, permettant sa liaison à l'ADN, nommé HMG. Ce domaine lui permet d’agir sur des gènes d’une même famille appelé gènes SOX (SRY-related HMG-box) qui interviennent dans de nombreux processus du développement. Le domaine HMG permet au TDF de se fixer sur l’ADN et d’activer ou d’inactiver d’autres gènes (c’est-à-dire de lancer ou stopper la production des protéines issus des gènes de la famille SOX). La chronologie de l'expression de SRY coïncide avec la période de détermination du sexe, il s'exprime chez la souris de 10,5 à 12 jours post coïtum, spécifiquement dans les cellules somatiques de la crête génitale mâle, ce qui correspond aux jours qui précèdent la détermination testiculaire. On trouve des transcrits (ARNm) de ce gène dans le testicule adulte murin et humain. Des individus qui développent un phénotype femelle malgré la présence d'un Y (46,XY) présentent une mutation dans le gène SRY, le rendant non fonctionnel. Des individus XX développant un phénotype mâle sont porteurs de SRY sur le bras court d’un des X. La protéine (TDF) du gène SRY en agissant sur une cascade d’autres gènes conduit à la masculinisation de l’embryon. Elle active notamment le gène SOX 9 dont le produit active le gène et la production d’AMH dans les futures cellules de Sertoli. SRY est donc responsable de l'établissement du sexe gonadique. Il est exprimé dans les cellules somatiques de la crête génitale mâle (futures cellules du testicule). Il oriente la différenciation des cellules germinales primordiales en spermatogonies. Bilan II. Ainsi le sexe génétique est déterminé à la fécondation, selon le chromosome sexuel apporté par le spermatozoïde. L'établissement du sexe gonadique est sous contrôle génétique et dépend de la présence du gène SRY. Suite à l'action du gène SRY, une cascade d'autres gènes est activée dans le testicule. Tandis qu'en l'absence de SRY et en présence de deux chromosomes X, la gonade se différencie en ovaire. Cette période de différenciation gonadique se réalise chez l'homme entre la 5ème et 8ème semaine de gestation. Le gène SRY influence-t-il aussi la différenciation du reste de l’appareil reproducteur ? III. 3EME ETAPE : DU SEXE GONADIQUE AU SEXE PHENOTYPIQUE DIFFERENCIE Voir Detsex. A. Expérience de castration. 1) Chez l’adulte La castration chez l’adulte ne provoque pas de dédifférenciation de l’appareil génital. La différenciation sexuelle est donc un processus définitif. 2) Chez l’embryon La castration chez l’embryon mâle ou femelle conduite à la mise en place d’un appareil génital femelle. La différenciation de l’appareil génital n’est donc pas sous contrôle génétique mais sous le contrôle des gonades. La différenciation de l’appareil génital femelle se fait par défaut, en absence de testicule. Comment le testicule contrôle t-il le développement des autres organes ? B. Expérience de greffe 1) Greffe d’un testicule La greffe d’un testicule à un embryon castré, quel que soit le sexe génétique conduit à la différenciation d’un appareil génital mâle. La présence d’un testicule greffé est donc suffisante pour la masculinisation de l’embryon. Le contrôle du testicule sur la différenciation se fait nécessairement par voie hormonale (libération d’une molécule véhiculée par le sang jusqu’aux organes cibles) puisque la greffe n’interrompt pas cette propriété. 2) Greffe d’un ovaire La greffe d’un ovaire conduit à la différenciation d’un appareil génital femelle. Etant donné que c’est le même résultat après castration, on peut dire que la présence d’un testicule impose la masculinisation de l’appareil génital et son absence conduit à une différenciation femelle par défaut (qui se réalise même sans aucune gonade). Quelles sont les hormones qui contrôlent ce développement ? C. Expérience d’implant ou d’injection hormonale Afin d’identifier les hormones responsables de la masculinisation de l’apapreil génital, on réalise des implants de cristaux contenant des hormones ou bien des injections continues de ces substances. L’injection de testostérone chez un embryon castré mâle ou femelle conduit au maintien des canaux de Wolff et de Müller. L’injection d’AMH a un embryon castré mâle ou femelle conduit à la disparition des deux types de canaux. L’injection de l’AMH et de testostérone en continue à un embryon castré conduit à la régression des canaux de Müller et au maintien des canaux de Wolff. Ces phénomènes correspondent observés lors de la masculinisation de l’appareil génital indifférencié sous l’influence des hormones produites par la gonade XY, le testicule. Le testicule produit donc 2 hormones : l’AMH et la testostérone qui ont respectivement pour cible les canaux de Müller et les canaux de Wolff. L’action de ces hormones conduit a la différenciation d’un appareil génital mâle avec des testicules liés par les canaux de Wolff au sinus uro-génital. L’AMH est produite par les cellules de Sertoli et la testostérone parles cellules de Leydig. L’absence de testicule et donc de ces hormones conduit au maintien des canaux de Müller et à la régression spontanée des canaux de Wolff. Cela correspond à la différenciation femelle de l’appareil génital où les ovaires sont liés au sinus uro-génital par les canaux de Müller. L'établissement du sexe phénotypique mâle à la fin de la vie embryonnaire se réalise sous l'effet des hormones sécrétées par les testicules ; l’absence de ces hormones conduit à la différenciation d’un appareil génital femelle. A la naissance, l’appareil génital n’est pas fonctionnel, quels sont les phénomènes qui permettent sa maturation ? IV. QUATRIEME ETAPE : LA PUBERTE, ACHEVEMENT DU PHENOTYPE SEXUEL. A. Les transformations de la puberté. Le passage de l'état d'enfant à celui d'adulte se caractérise par une série de transformations d'ordre physique, sexuelles et psychoaffectives. La puberté correspond à la maturation des organes génitaux (caractères sexuels primaires) et l'apparition de particularités spécifiques au sexe (caractères sexuels secondaires). Ces transformations mettent plusieurs années à s'accomplir. L'âge du début des modifications morphologiques et la vitesse de passage d'un stade de développement au suivant varient beaucoup d'un enfant à l'autre. Cependant, une fois initiés, ces changements pubertaires (développement des organes génitaux externes et des caractères sexuels secondaires) se réalisent selon une séquence chronologique bien établie. Chez la fille, la puberté débute vers 10 ans. Elle est plus tardive chez les garçons (12 ans). Les caractères touchés par ce phénomène sont les caractères sexuels secondaires (caractères en dehors de l’appareil génital différents suivant le sexe) et la maturation de l’appareil génital. 1) Chez la fille L'ovaire, est, dès la naissance, un organe relativement mature. Dès la fin du 8e mois de gestation l'ovogenèse est en effet terminée. La maturation des ovaires va conduire à la reprise de la méiose et à la production d’un ovule fécondable tout les mois. Le premier signe de puberté est en général, l'apparition des seins suivie 6 mois plus tard d'une pilosité sur les grandes lèvres, puis sur le pubis. La pigmentation des mamelons apparaît un an plus tard. La pilosité axillaire se développe rapidement, en général entre le moment du pic de croissance maximal et l'apparition des règles. L’apparition des règles est un événement tardif de la puberté (âge moyen de 13 ans, plus ou moins 4 mois selon les populations) mais n'en marque pas la fin. En effet, les premiers cycles menstruels sont anovulatoires et il se passe environ 5 ans avant qu'un taux de fécondité normal soit atteint (vers 18 ans). Stades de développement des seins (S1 à S5), et de la pilosité pubienne (PP1 à PP5), en rapport avec l'âge chronologique, chez la fille S1 < 9 ans Pas de sein, petite élévation éventuelle du mamelon. S2 = 1011 ans (limites usuelles entre 9 et 13.3 ans) Apparition du bourgeon mammaire, surélévation du mamelon par du tissu glandulaire. S3 = 1112 ans Apparition de la pigmentation du mamelon et de l'aréole, élargissement et saillie de l'aréole et de la glande mammaire. S4 = 1213 ans Projection de l'aréole et du mamelon en avant de la glande mammaire. S5 = 1415 ans Sein adulte: retour de l'aréole dans le plan de la surface du sein, sillon sous-mammaire distinct (stade 5 pas toujours individualisé et régression du stade 5 au stade 4 parfois observée). PP1 < 9 ans Absence de poil, simple duvet. PP2 = 1012 ans (limites usuelles entre 9.6 et 14 ans) Quelques poils épais, longs, clairsemés, sur les grandes lèvres. PP3 = 1112 ans Poils plus fournis, bouclés, s'étendant au dessus de la symphyse pubienne (Mont de Vénus). PP4 = 1213 ans Pilosité de type pratiquement adulte (triangle à base horizontale), moins étendu. PP5 = 1314 ans Pilosité pratiquement adulte, extension à la partie interne des cuisses. 2) Chez le garçon Au contraire de l’ovaire, la quasi-totalité de la croissance des testicules se réalise pendant la phase pubertaire. Le premier signe pubertaire est l'augmentation de volume des testicules. Ensuite la pilosité pubienne apparaît, le scrotum se pigmente et le pénis grandit. Le développement des testicules est souvent asymétrique. L'apparition de la pilosité faciale et corporelle est plus tardive: duvet de la lèvre supérieure vers 15 ans, sur les joues vers 16 ans, puis sur le menton. La pilosité thoracique ne sera complète que plus tard encore (25 à 35 ans). Le développement du larynx est plus important que chez la fille. La mue de la voix commence en général vers 13 ans et demi et se termine environ un an plus tard. Les premières éjaculations interviennent vers 14-15 ans. Stades de développement des organes génitaux externes (G1 à G5) et de la pilosité pubienne (PP1 À PP5), en rapport avec l'âge chronologique, chez le garçon PP1 < 11ans Absence de poil, simple duvet semblable à celui du reste du corps. G2 = 11-12 ans PP2 = 13-14 ans Croissance du scrotum et des testicules, peau Quelques poils légèrement pigmentés, droits, allongés, en scrotale plus rouge, mince et rugueuse. Le pénis n'a général à la base du pénis, parfois seulement sur le pas grandi. scrotum. G3 = 1213 ans PP3 = 1314 ans Croissance du pénis en longueur, allongement du Poils pigmentés, bouclés, limités à une petite zone autour scrotum et augmentation de volume des testicules. de la base du pénis. G4 = 1314 ans PP4 = 1415 ans Le pénis continue de grandir, le contour du gland Poils de type adulte mais peu fournis, ne s'étendant pas audevient visible. Pigmentation plus marquée du delà des plis inguinaux. scrotum. PP5 = 1516 ans Pilosité pratiquement adulte, extension à la partie interne G5 = 14-15 ans des cuisses, mais peu ou pas sur l'abdomen (la partie haute Organes génitaux adultes. de la pilosité en "losange" s'observe ensuite chez 80% des hommes). G1 < 10 ans Testicule, scrotum et pénis de taille prépubère A quoi sont dus ces changements ? B. L’origine de la puberté Les mécanismes initiateurs sont multiples; certains sont génétiques, d'autres sont liés aux conditions socio-économiques, au niveau nutritionnel, au degré d'activité physique. D'autres ont une influence plus aléatoire: poids corporel, relation masse grasse/masse maigre. Chez le garçon comme chez la fille, la puberté coïncide avec une augmentation du taux plasmatique d’hormones sexuelles. 1) Chez les filles, l’oestradiol (famille des oestrogènes) la production d’oestradiol augmente depuis l’age de 9 ans jusqu’à un pallier atteint vers 17 ans. L’augmentation du taux d’oestrogènes provoque le début de la puberté dès que le taux a atteint un seuil (en moyenne vers 10 ans et demi. Une fois la puberté enclenchée le taux continue d’augmenter jusqu’à atteindre une valeur observable chez l’adulte mature. Les premières règles marquent la maturité de l’appareil génital. Il y a alors production d’une autre hormone : la progestérone dont le taux augmente lentement avec l’age. Si les oestrogènes ne sont pas produits par la jeune fille, il n’y a pas de maturation de son appareil génital, ni de développement de caractères sexuels secondaires femelles. 2) Chez le garçon, le début de la puberté coïncide avec l’augmentation du taux plasmatique de testostérone. A partir d’un seuil situé entre 12 et 13 ans, la puberté est déclenchée. Les premières éjaculations marquent la maturité de l’appareil génital. La testostérone atteint une valeur maximale autour de 17 ans, valeur que l’on retrouve chez l’adulte mature. Si la testostérone n’est pas produite en suffisamment grande quantité la maturation de l’appareil génital n’est pas complète et les caractères sexuels secondaires mâles. Distribution poly appareil génital femelle et mâle Bilan IV : LA puberté permet l’acquisition de la capacité de procréation. Ce sont des hormones sexuelles (testostérone et oestrogènes) qui permettent la maturation des appareils génitaux différenciés mis en place pendant la vie embryonnaire. Bilan Chapitre : La détermination sexuelle chez les humains passe par 4 grandes étpaes : - un stade phénotypique indifférencié - mise en place d’une gonade différente suivant sexe génétique XX ou XY - mise en place d’un appareil génital différent suivant la présence ou l’absence de 2 hormones (AMH et testostérone) - maturation et acquisition de la capacité de procréation lors de la puberté sous l’effet d’hormones sexuelles (testostérone et oestrogènes). Testostérone et oestrogènes sont présentes dans le sang chez l’adulte mature : comment est régulé le taux de ces hormones pour permettre la réalisation de la fonction de reproduction ? TDF : testis determinating factor Chapitre 2 : La régulation hormonale de l’activité testiculaire chez l’homme Légender schéma app génital Intro : Après la puberté, l’appareil génital mâle est mature et est capable de produire des gamètes : les spermatozoïdes. Quelles sont les structures responsables de leur production et de la régulation de cette production ? Préambule Appareil Rôle(s) des éléments anatomiques constitutifs les glandes sexuelles * (les gonades) : - les testicules assurent la production (dans la paroi des tubes séminifères) et l'émission des gamètes (cellules sexuelles) mâles mobiles : les spermatozoïdes. - ils assurent aussi la production et la sécrétion de l'hormone sexuelle mâle : la testostérone. * * * Génital les voies génitales * : - chaque épididyme contient un conduit sinueux dans lequel les spermatozoïdes subiront une maturation et deviendront mobiles. - les canaux déférents (spermiductes) conduisent les spermatozoïdes vivants de l'épididyme jusqu'à l'urètre. - l'urètre est un conduit qui permet à la fois le passage de l'urine et du sperme (urospermiducte). - les glandes annexes (les vésicules séminales, la prostate dont la sécrétion active les spermatozoïdes) élaborent le liquide séminal qui constitue le sperme avec les spermatozoïdes. l'organe d'accouplement *: le pénis. - une paire de petites glandes sécrètent un fluide qui prépare l'urètre au passage du sperme lors de l'éjaculation. * Urinaire les reins fabriquent l'urine et participent à l'élimination des déchets du métabolisme et des substances chimiques étrangères à l'organisme, par filtration du sang (ils ont d'autres fonctions...). les uretères conduisent l'urine vers la vessie, lieu de son stockage. l'urètre est le conduit qui permet le passage de l'urine qui sera éliminée au niveau de l'orifice uro-génital. I. L’ACTIVITE TESTICULAIRE. A. La production des spermatozoïdes. 1) Production massive de cellules sexuelles très spécialisées. Le premier signe du fonctionnement de l’appareil génital masculin est les premières émissions de sperme. Doc p 292/293 De quoi est constitué le sperme ? (phrase + schéma légendé de la cellule reproductrice mâle) Le sperme est un liquide de couleur blanchâtre émis en faible quantité (3 à 5 mL), il contient des spermatozoïdes (50 à 100 millions par cm3) produits par les testicules ainsi que des substances nutritives nécessaires à leur survie et à leur maturation produites par les vésicules séminales et la prostate. Schéma légendé Quelles sont les particularités de cette cellule ? Comparée à une cellule eucaryote type, le spermatozoïde apparaît spécialisé : cytoplasme très réduit, acrosome contenant des enzymes nécessaires pour pénétrer le gamète femelle, flagelle + mitochondrie, noyau haploïde Les spermatozoïdes sont les gamètes mâles. Chez l’homme la production de spermatozoïdes est continue de la puberté jusqu’à la mort de l’individu. 2) Production continue dans la paroi des tubes séminifères. Le testicule humain a la taille d'une amande de 2 à 4 cm de long). Chacun des deux testicules est contenu dans un sac scrotal de part et d'autre du pénis. Un testicule contient des tubes pelotonnés, les tubes séminifères. Entre les tubes séminifères : des amas de cellules constituant le tissu interstitiel. Les Tubes séminifères actifs (en section transversale) : ils sont constitués d'une paroi (en rose) et d'une lumière (en blanc) où l'on distingue des flagelles de spermatozoïdes. La paroi est constituée de cellules = les cellules germinales (dont on distingue les noyaux). Cette paroi est le siège de la gamétogenèse (spermatogenèse + spermiogenèse) : la production des spermatozoïdes. - Les spermatogonies, cellules souches diploïdes situées à la périphérie des tubes séminifères se multiplient très activement par mitoses (ce qui permet de maintenir constant un grand nombre de cellules souches), alors qu'un nombre important de spermatogonies se transforment en spermatozoïdes, par méioses, en progressant dans la paroi cellulaire vers la lumière des tubes. Il faut 27 jours pour passer d’une spermatogonie au spermatocyte I. Ce stade perdure 23 jours (croissance et poursuite de méiose). Le stade spermatocyte II est très transitoire (1 jour). Puis la transformation des spermatides en spermatozoïdes, prend environ 23 jours. Soit environ 75 jours depuis le début de la méiose. Le début des divisions dans les spermatogonies est asynchrone, ce qui permet une production continue de spermatozoïdes. Remarque : les spermatozoïdes ne sont pas encore fonctionnels - Chaque cellule diploïde donne naissance à quatre cellules haploïdes (les spermatides): c'est ce qu'on appelle la spermatogenèse. - Les spermatides se différencient en spermatozoïdes : c'est la spermiogenèse. Les spermatozoïdes sont ensuite libérés dans la lumière des tubes séminifères ; ils gagnent ensuite l'épididyme où ils sont stockés et acquièrent leur mobilité. - Il n’y a pas que les cellules germinales dans la paroi des tubes séminifères sont associées à d'autres grandes cellules (non germinales), les cellules de Sertoli qui interviennent de façon complexe dans la spermatogenèse (rôle nourricier, rôle de soutien...). Bilan : Les gonades mâles, les testicules produisent en continu des spermatozoïdes. Cette production est massive (plusieurs millions par jour) B. La production hormonale. Activité p 296/297 Par autoradiographie (avec anticorps radioactifs anti-enzyme de chaîne de production de testo), mev de la production de testostérone par des cellules interstitielles du testicule : cellules de Leydig. La testostérone ainsi produite est déversée dans les capillaires sanguins à proximité. On sait que la testostérone permet l’achèvement de la maturation de l’appareil génital mâle et l’apparition des caractères sexuels secondaires à la puberté. D’après doc3 , la testostérone permet de maintenir la fonction de procréation à l’age adulte ainsi que les caractères sexuels secondaires et certains caractères primaires (glandes annexes). En cas de castration, la procréation est impossible et les caractères sexuels secondaires régressent. Des injections de testostérone peuvent corriger ces troubles (sauf sptz si castration). Bilan : La production de testostérone est indispensable au maintien de la capacité de procréation de l’homme adulte. C. Un dysfonctionnement testiculaire : la cryptorchidie. Les testicules pour fonctionner correctement doivent être maintenus à une température de 32°C. C’est pour cette raison qu’ils doivent descendre dans le scrotum au cours de la mise en place de l’appareil génital. Parfois, la descente est absente ou incomplète. La température trop élevée du corps (37°C) est responsable d’un dysfonctionnement de la gonade qui ne produit alors pas de gamètes. Les tubes séminifères ne contiennent pas de spermatozoïdes (on ne voit aucun flagelle). C’est une cause d’infertilité Bilan : les testicules ont une double fonction : la gamétogenèse avec la production de spermatozoïdes et un rôle de glande endocrine avec la production d’une hormone, la testostérone par les cellules de Leydig contenues dans le tissu interstitiel des testicules. II. IMPORTANCE DE LA CONSTANCE DU TAUX DE TESTOSTERONE. A. L’homéostat de la testostéronémie. Homéostat : constance de la concentration, du taux d’une molécule donnée dans un liquide donné (ex homéostat de la glycémie : stabilité de la concentration de glucose dans le sang à env 1g/L) Doc 4 p 297 :Mesure de Testostéronémie (taux plasmatique de testostérone) La libération de testostérone dans le sang par les cellules de Leydig n’est pas continue mais pulsatile. Malgré les fluctuations, la concentration plasmatique de testostérone (la testostéronémie) n'est variable que dans un intervalle de faible amplitude. Cette concentration résulte de l'intensité de deux phénomènes permanents : la sécrétion de l'hormone et sa dégradation. On peut considérer que le taux plasmatique de testostérone est "globalement constant" : on parle d’homéostat de la testostéronémie. Des études récentes ont révélé que le mécanisme de sécrétion de la testostérone est comparable chez l'homme, mais ne présente pas de variations saisonnières comme chez le Bélier. Rmq : photopériodisme Chez l''homme adulte, le taux plasmatique de testostérone varie d'un individu à l'autre en fonction de l'heure, de la période de l"année, de l'activité physique, du stress, de l'âge... antre 2 et 10 ng/L de sang B. Homéostat et fonctionnalité de l’appareil génital. 1) Testostérone et maintien des caractères adultes de l’appareil génital. Ablation des testicules (castration) Protocole ablation des testicules (= castration) d'un Rat adulte Résultats observés - un arrêt de la production de testostérone - une atrophie de l'appareil génital - une disparition plus ou moins rapide des différents aspects du comportement sexuel - une régression des caractères sexuels secondaires - une augmentation de la sécrétion de LH hypophysaire 2) Testostérone et comportement sexuel. Le comportement sexuel mâle est largement influencé par la testostérone. En son absence (exemple souris), la présentation d’une femelle réceptive ne donnera lieu à aucun comportement sexuel chez la mâle. Par contre, avec une testostéronémie normale, le mâle s’accouplera avec la femelle. Bilan Un taux constant de testostérone est indispensable au bon fonctionnement de l’appareil sexuel male. Il est donc nécessaire de maintenir la testostéronémie (concentration plasmatique de testostérone) à une valeur stable par l’intermédiaire d’un système de régulation. Comment est contrôlé l’homéostat de la testostéronémie ? Régulation obligatoire pour maintenir la constance du taux. III. LE CONTROLE DE LA PRODUCTION DE TESTOSTERONE. A. Le rôle de l’hypophyse : contrôle des testicules. 1) Comparaison des taux plasmatiques des hormones hypophysaires et de la testostérone L’hypophyse est une glande située sous le cerveau. Sa partie antérieure ou antéhypophyse produit des hormones LH et FSH Doc 4 p 299. La sécrétion de ces hormones est également pulsatile. Si on superpose la courbe des pulses de LH avec celle des pulses de testostérone, on voit que les pulses de LH précèdent de peu les pulses de testostérone. La LH provoquerait donc la libération pulsatile de testostérone dans le sang. 2) Hypophysectomie L’ablation de l’hypophyse permet de vérifier le rôle des hormones hypophysaires sur la sécrétion de testostérone. Ablation de l'hypophyse Protocole Résultats observés ablation de l'hypophyse entière (hypophysectomie) ou seulement de son lobe antérieur chez un Rat adulte une atrophie des testicules - un arrêt complet de la production de testostérone et des spermatozoïdes - une régression des caractères sexuels secondaires Les effets d’un hypophysectomie sont les mêmes que ceux de la castration ou l’arrêt de production de testostérone. Le facteur induisant la libération de testostérone est donc bien produit par l’hypophyse. La LH régule la sécrétion de testostérone en agissant sur les cellules de Leydig. La FSH a un rôle plus complexe : elle agit sur les cellules de Sertoli (soutien) qui permettent de maintenir un taux élevée de testostérone à proximité des tubes séminifères. La testostérone stimule la spermatogenèse. Bilan : La production de spermatozoïdes et de testostérone est stimulée par la production continue d’hormones hypophysaires FSH, LH qualifiées de gonadostimulines (elles stimulent le fonctionnement des gonades). Comment est contrôlée la production de FSH et LH ? B. Le rôle de l’hypothalamus : contrôle de l’hypophyse. 1) Hypothalectomie Ablation de l'hypothalamus Protocole Résultats observés - un arrêt de la libération de FSH et de LH par l'hypophyse antérieure une atrophie des testicules ablation de l'hypothalamus (hypothalatectomie) qui consiste à détruire certains noyaux gris d'une région de - un arrêt de la production de testostérone des spermatozoïdes l'hypothalamus (amas de neurones colorés en et vert sur le schéma) chez un Rat adulte - une régression des caractères sexuels secondaires Remarque : des lésions dans d'autres régions de l'hypothalamus (amas de neurones colorés en blanc sur le schéma) sont sans effet. L’ablation des noyaux gris de l’hypothalamus provoque les mêmes effets que ceux de la castration et de l’ablation de l’hypophyse, avec en plus un arrêt de production des deux hormones hypophysaires (LH et FSH) responsables de la synthèse de testostérone et de la spermatogenèse. Donc l’hypothalamus contrôle la sécrétion des gonadostimulines par l’hypophyse qui elles même contrôlent la sécrétion de testostérone et la spermatogenèse. 2) Nature de la communication entre l’hypothalamus et l’hypophyse Suppressions de connexions nerveuses entre l'hypothalamus et l'hypophyse Protocole chez un Rat adulte : on réalise la déconnexion nerveuse entre l'hypothalamus et l'hypophyse antérieure, à l'aide d'une fine lame de téflon insérée transversalement dans la tige hypophysaire Résultats observés - une chute, puis une annulation de la sécrétion des hormones hypophysaires FSH et LH - une atrophie des testicules - une chute, puis un arrêt complet de la production des spermatozoïdes par le testicule - une chute, puis une annulation de la sécrétion de la testostérone par le testicule Suppressions de connexions sanguines entre l'hypothalamus et l'hypophyse Protocole Résultats observés chez un Rat adulte : on interrompt les connexions vasculaires entre l'hypothalamus et l'hypophyse antérieure en intercalant un papier paraffiné dans la tige hypophysaire au niveau des veines portes - une chute, puis une annulation de la sécrétion des hormones hypophysaires FSH et LH - une atrophie des testicules - une chute, puis un arrêt complet de la production des spermatozoïdes par le testicule - une chute, puis une annulation de la sécrétion de la testostérone par le testicule La communication entre l’hypothalamus et l’hypophyse est à la fois de neutre nerveuse et de nature hormonale. On parle de communication neurohormonale. Stimulations électriques de neurones hypothalamiques Protocole chez un Rat adulte : on bloque l'activité hypophysaire par l'action de barbituriques, puis on réalise des stimulations électriques des neurones (neurones colorés en vert sur le schéma) de l'hypothalamus Résultats observés - une sécrétion par les neurones stimulés d'une neurohormone (la GnRH) ; - suivie par une augmentation brutale de la libération de FSH et de LH par l'hypophyse antérieure. Remarque : des stimulations électriques de neurones d'autres régions de l'hypothalamus (neurones colorés en blanc sur le schéma)sont sans effet. barbituriques * : famille de médicaments sédatifs ayant notamment un effet anticonvulsivant et tranquillisant La stimulation des neurones hypothalamiques conduit à la libération dans le système sanguin d’une neurohormone : la GnRH (Gonadotropin releasing hormone). La GnRH véhiculée par le système porte hypothalamo hypophysaire stimule les cellules sécrétrices de LH et de FSH ce qui conduit à un pulse de sécrétion de ces hormones, elles mêmes induisant un pulse de testostérone. D’après le document 2 p 301, la sécrétion de GnRH est elle-même pulsatile. Elle est soumise à une régulation. Bilan : L’hypothalamus via la libération d’une neuro-hormone (GnRH) régule la libération de FSH et de LH par les cellules antéhypophysaires. La libération de GnRH est elle-même pulsatile. Comment est contrôlée l’activité des neurones hypothalamiques? IV. LE CONTROLE DE LA TESTOSTERONE SUR LE SYSTEME HYPOTHALAMO-HYPOPHYSAIRE. 1) Rétrocontrôle de la testostérone Doc 2 p 302. Le document met en évidence qu’une forte concentration de testostérone conduit à un arrêt des pulses de GnRH. Les neurones hypothalamiques sont donc sensibles à la testostérone. Des récepteurs à la testostérone ont été identifiés sur ces neurones. La fixation de la testostérone amenée par les capillaires sanguins sur ces récepteurs provoque une diminution de la libération de GnRH par la terminaison axonique des neurones hypothalamiques. La production de testostérone en aval étant régulée par l’hypothalamus, et cette hormone régulant en retour la production de GnRH en amont de la chaîne de régulation, on parle de rétrocontrôle. D’autres neurones extra-hypothalamiques peuvent agir sur la sécrétion de GnRH : des facteurs environnementaux peuvent donc également influer sur la sécrétion de cette neurohormone et donc sur celle de testostérone. 2) Bilan schématique Bilan : Le maintien de la testostéronémie à une valeur stable résulte d’une rétroaction négative exercée par l’hormone elle-même sur les différents niveaux du complexe hypothalamohypophysaire (axe gonadotrope): la testostérone contrôle sa propre sécrétion. La testostéronémie doit être détectée en permanence par des récepteurs du complexe hypothalamo-hypophysaire: il joue le rôle de capteur. Le fonctionnement de ce système de régulation peut être modulé par des messages de l’environnement externe intégrés par les neurones hypothalamiques. Chapitre 3 : La régulation du taux des hormones sexuelles chez la femme. Légender app génital A la puberté l’acquisition de la capacité de procréer est marquée par l’apparition des règles à intervalle régulier. Comment peut-on expliquer le fonctionnement cyclique de l’appareil génital chez la femme ? I. LE FONCTIONNEMENT COORDONNE DES ORGANES GENITAUX DE LA FEMME. TP4 A. Fonctionnement cyclique de l’utérus. La paroi de l’utérus est composée de deux tissus : le myomètre qui correspond à une couche musculeuse et l’endomètre qui est une muqueuse. L’épaisseur de cette dernière varie au cours du cycle sexuel de la femme marqué par l’apparition des règles tous les 28 jours environ. Le premier jour des règles marque le début d’un nouveau cycle. 1) Avant l’ovulation : (au cours de la phase folliculaire) A la fin des règles, l’endomètre n’a qu’une faible épaisseur (environ 0,5 mm). Jusqu’à l’ovulation (14 jours), l’endomètre se reconstitue progressivement à partir des restes de glandes du précédent cycle. Des vaisseaux sanguins sont également mis en place. La multiplication cellulaire conduit à un épaississement de la muqueuse jusqu’à environ 3 mm d’épaisseur (soit x6). Cette muqueuse contient des glandes en tube immatures. Cette phase d’épaississement est appelée phase proliférative. Elle correspond à la phase folliculaire observée au niveau de l’ovaire. L’ovulation a lieu le quatorzième jour du cycle et provoque un certain nombre de changements dont une modification de l’aspect de l’endomètre 2) Après l’ovulation : (au cours de la phase lutéale). La prolifération cellulaire devient moindre. Des modifications destinées à augmenter les chances d’implantation de l’embryon (nidation) sont alors observables. En parallèle de la spiralisation des vaisseaux sanguins qui permet de meilleurs échanges endomètre/sang, les glandes deviennent très contournées dans tout l’endomètre. Cela permet une augmentation de la surface de contact entre la cavité utérine où va arriver le zygote et la muqueuse utérine. Les glandes deviennent fonctionnelles et sécrètent du glycogène. Cette molécule (enchaînement de glucose) va subvenir aux besoins du zygote dans les premières semaines de grossesse, avant la mise en place du placenta. L’endomètre est alors qualifié de dentelle utérine (visible au microscope). Cette phase est appelée phase proliférative. L’épaisseur de la muqueuse est maintenue jusqu’aux règles du cycle suivant : la menstruation n’a lieu qu’en absence d’implantation d’un embryon. 3) Menstruation : (fin de phase lutéale). Des changements hormonaux provoquent la dégénérescence de l’endomètre. La grande vascularisation de la muqueuse conduit à des saignements qui s’écoulent par le vagin : ce sont les règles ou menstruation. Ce phénomène dure environ 5 jours. La femme possède un cycle menstruel, à la différence d’autres espèces ne présentant pas de saignements où le cycle est oestrien. Bilan : Le fonctionnement de l’utérus de la femme est cyclique : il présente une phase proliférative pré-ovulatoire et une phase sécrétoire post-ovulatoire. Rmq : au cycle utérin correspond un cycle cervical (du col de l’utérus), la glaire cervicale ne permet aux sptz de passer qu’en phase sécrétoire (p320). B. Fonctionnement cyclique des ovaires. Les ovaires sont les gonades femelles. Bien que le stock de follicules ovariens soit constitué pendant la vie embryonnaire. Leur maturation s’effectue également cycliquement ; elle dure 5 mois dont le dernier correspond à un cycle. Plusieurs follicules primordiaux (4-5) commencent leur maturation en même temps. Après 4 mois de maturation, seul le plus gros entre dans la phase de maturation finale et subira l’ovulation. Les autres dégénèrent. Le début de la maturation se fait de manière asynchrone, ce qui permet d’avoir un follicule ovarien mûr à chaque cycle. Les ovaires fonctionnent généralement en alternance (sauf faux jumeaux). 1) Avant l’ovulation Au premier jour du cycle, le follicule ayant eu la croissance la plus rapide est un follicule cavitaire jeune ; il est qualifié de dominant et va conduire à la dégénérescence des follicules primaires n’ayant pas atteint ce stade. Le follicule cavitaire poursuit sa croissance avec une augmentation de la cavité folliculaire et du nombre de cellules de la granulosa. Les cellules de la thèque interne et de la granulosa sécrètent de l’oestradiol (un œstrogène). 2) L’ovulation. Les cellules folliculaires et le liquide contenu dans la cavité folliculaire permettent d’expulser l’ovocyte au travers de la fine paroi de l’ovaire. L’ovocyte est ensuite collecté par les franges des pavillons des trompes de Fallope. C’est la fin de la phase folliculaire du cycle ovarien. Les cellules folliculaires restent en place dans l’ovaire. 3) Après l’ovulation. Le follicule ovarien voit sa structure changée. Un nouveau tissu se met en place à l’intérieur du follicule : il devient un corps jaune (ce tissu sécrète de la progestérone). Sa durée de vie est limitée à 14 jours s’il n’y pas de nidation. C’est la phase lutéale du cycle ovarien. Bilan : C. Hormones et coordination du fonctionnement de l’appareil reproducteur. 1) Hormones produites cycliquement (p314) Des hormones ont été identifiées comme ayant une sécrétion cyclique. Ce sont les oestrogènes (dont l’oestradiol) et la progestérone qui sont des hormones produites par l’ovaire. Ces hormones sont des stéroïdes dérivant du cholestérol. Les oestrogènes sont produits par les cellules de la granulosa et de la thèque interne, la progestérone est sécrétée par le corps jaune. Le corps jaune se désintègre s’il n’y a pas de grossesse et cesse donc de produire des hormones. a) Oestrogènes En phase folliculaire: seuls les oestrogènes sont fabriqués par les follicules en croissance. Le taux sanguin augmente progressivement puis assez rapidement en fin de phase. Ce pic d’œstrogènes est dû à l’augmentation de l’activité et du nombre de cellules du follicule dominant. Ces hormones permettent le maintien des CSS chez l’adulte, elles induisent la prolifération de l’endomètre, elles agissent sur la mauvaise qualité de la glaire cervicale. b) Progestérone En phase lutéale: oestrogènes et progestérone sont produits en quantités importantes par le corps jaune. La progestérone renforce l’action des œstrogènes sur l’endomètre et inhibe les contractions du myomètre. Elle induit le contournement des glandes de la muqueuse, elle permet une bonne qualité de la glaire cervicale, elle fait proliférer les cellules sécrétrices des glandes mammaires (acinus) et provoque une légère augmentation de la température corporelle. En fin de cycle: le corps jaune régresse en quelques jours si aucune fécondation n’est intervenue. Cette régression entraîne la chute du taux plasmatique d’hormones ovariennes. Les règles en sont la conséquence directe. EXPERIENCES Animal témoin Activité cyclique de l’appareil C’est génital (ovaires, utérus, vagin) témoin. CONDITIONS EXPERIMENTALES l’expérience RESULTATS CONCLUSION Cycles ovariens maintenus L’utérus et le vagin n’interviennent donc pas dans le cycle ovarien Les ovaires sont donc Atrophie de l’endomètre et de nécessaires au l’épithélium vaginal fonctionnement cyclique de l’utérus et du vagin. Les ovaires agissent sur Développement cyclique de les cycles du vagin et de l’endomètre et de l’épithélium l’utérus par vaginal. l’intermédiaire d’hormones Vérification de la Développement cyclique identique conclusion précédente à de l’utérus en place et du fragment laquelle on peut ajouter greffé. ‘‘seulement’’. Les extraits ovariens sont Développement de l’endomètre et sans effet sur les cycles de l’épithélium vaginal sans utérins et vaginaux s'ils variations cycliques. sont introduits à doses constantes. L’ovaire agit sur l’utérus et le vagin par l’intermédiaire d’hormones (oestrogènes et progestérone) 2) Coordination des cycles ovarien et utérin. Les deux cycles sont synchronisés afin d’accueillir un éventuel embryon dans des conditions optimales. En début de cycle menstruel, lorsque la muqueuse utérine se reconstruit après les règles, des follicules entrent en croissance. Vers l’ovulation, la muqueuse utérine est apte à abriter un embryon et le passage des spermatozoïdes est possible au niveau du col de l’utérus. En fin de cycle, le corps jaune fonctionne et contribue au maintien de l’endomètre. Les œstrogènes sont à l’origine du développement des caractères sexuels, de l’utérus, de l’ouverture du col, et ils provoquent la sécrétion de glaire cervicale. Ils stimulent la phase proliférative utérine. La progestérone prépare l’implantation de l’œuf dans l’utérus et régule les oestrogènes. Elle active la phase sécrétoire. Bilan : L’appareil génital de la femme présente un fonctionnement cyclique ; ce cycle est nommé cycle menstruel. Il dure 28 jours pendant lesquels on observe une production cyclique d’oestradiol et de progestérone qui sont des hormones ovariennes. Contrairement à l’homme, il n’y a pas d’homéostat du taux plasmatiques des hormones ovariennes. Comment peut-on expliquer ce fonctionnement cyclique des ovaires ? II. LE CONTROLE DE LA PRODUCTION DES HORMONES OVARIENNES. A. Contrôle de l’ovaire par l’hypophyse. 1) Sécrétion cyclique de LH et FSH P 316. FSH : (Follicle stimulating Hormone) et LH (Luteinizing Hormone) présentent un cycle de sécrétion de 28 jours. Un fort pic de sécrétion de ces deux hormones est observable au jour 14 qui correspond à l’ovulation. En analysant plus finement la courbe de sécrétion de FSH et LH, la sécrétion apparaît pulsatile comme chez l’homme. Des anomalies de sécrétion des gonadostimulines notamment à cause de tumeurs hypophysaires sont responsables d’anomalies du cycle génital. Ces deux hormones doivent donc exercer un contrôle sur la production d’hormones ovariennes. 2) Hypophysectomie L’hypophysectomie conduit à une atrophie des ovaires et à un taux plasmatique nul des hormones ovariennes. L’absence d’hypophyse conduit à un arrêt du cycle de l’appareil génital. Si on injecte à une femelle hypophysectomisée une forte dose de FSH alors il y a maturation et croissance de nombreux follicules ovariens. L’injection massive de LH conduit à l’ovulation, au développement du corps jaune et à une augmentation du taux plasmatiques des hormones ovariennes. Donc FSH et LH exercent un contrôle positif sur l’ovaire. FSH agit surtout dans la phase folliculaire en stimulant la production d’oestradiol de part la croissance et la maturation des follicules. LH agit surtout en phase lutéale et permet le développement et le maintien du corps jaune qui produit de la progestérone et des oestrogènes. C’est le pic de LH qui induit l’ovulation et la formation du corps jaune. Bilan : Les gonadostimulines ont pour organe-cible l’ovaire. FSH stimulent la croissance et la maturation des follicules alors que LH provoque l’ovulation, le développement et le maintien du corps jaune. B. Contrôle de l’hypophyse par l’hypothalamus. Une hypothalectomie produit les mêmes effets qu’une hypophysectomie c’est-à-dire atrophie des ovaires et à un taux plasmatique nul des hormones ovariennes. La sécrétion des hormones hypophysaires est donc provoquée par une substance issue de l’hypothalamus. En l’absence de cette substance, il n’y a pas de sécrétion de gonadostimulines. En injectant du GnRH de façon pulsatile à une femelle hypothalectomisée, on restaure des taux sanguins normaux de FSH, de LH et d’oestradiol et de progestérone. La substance libérée par l’hypothalamus et ayant pour organe-cible l’hypophyse est donc le GnRH qui est une gonadolibérine. Comme chez le mâle, la sécrétion de GnRH est pulsatile. (p 317). La sécrétion est également cyclique. On note une nette augmentation de l’amplitude et la fréquence des pulses de GnRH au quatorzième jour du cycle et une augmentation conséquente de LH correspondant au pic ovulatoire. Bilan : Le cycle sexuel est donc gouverné par une production cyclique de GnRH qui impose une cyclicité de production d’hormones hypophysaires, elles mêmes responsables de la production cyclique d’oestradiol et de progestérone. Comment expliquer le caractère cyclique de la production de GnRH ? C. Rétrocontrôles exercés par les hormones ovariennes. Lors d’une ovariectomie les taux sanguins de LH et de FSH augmentent fortement. Des substances produites par l’ovaire contrôlent donc la production des hormones hypophysaires. Des expériences d’injection d’oestradiol montrent que la sécrétion de GnRH par l’hypothalamus est également soumise à un contrôle des hormones ovariennes. P 318 Le contrôle en retour des hormones ovariennes sur le complexe hypothalamo-hypophysaire est soit négatif soit positif suivant le moment du cycle. 1) En début de cycle. 2) Avant l’ovulation. 3) En phase lutéale. Schéma bilan et Tableau La sécrétion des hormones ovariennes (œstrogènes et progestérone respectivement par les follicules ovariens et le corps jaune) est cyclique de la puberté à la ménopause, elle entraîne le fonctionnement cyclique des organes cibles (utérus, col de l’utérus). Les modifications structurales et fonctionnelles de l’utérus permettent l’implantation de l’embryon (nidation). Comme chez l’homme, le taux des hormones sexuelles est sous le contrôle de l’axe gonadotrope mais son fonctionnement est plus complexe car il est cyclique. Le cycle est marqué par un événement majeur: l’ovulation encadrée par la phase pré ovulatoire (phase folliculaire) durant laquelle la FSH permet la croissance et la maturation du follicule ovarien et la phase post ovulatoire (phase lutéinique ou lutéale) durant laquelle se développe et régresse (s’il n’y a pas fécondation) le corps jaune. Au cours de sa maturation le follicule ovarien sécrète de l’œstradiol qui, à faible concentration en phase folliculaire, exerce un rétrocontrôle négatif sur l’axe hypothalamo-hypophysaire; à forte concentration, en fin de phase folliculaire, il exerce un rétrocontrôle positif sur ce complexe et produit le pic de LH provoquant l’ovulation et la mise en place du corps jaune. Pendant la phase lutéinique, le corps jaune secrète à la fois de l’œstradiol et de la progestérone qui exercent un rétrocontrôle négatif sur le complexe hypothalamo-hypophysaire. En fin de cycle, la chute des concentrations d’œstrogène et de progestérone due à la régression du corps jaune, diminue le rétrocontrôle négatif et permet le redémarrage du cycle. La régulation des hormones sexuelles féminines présente donc un processus de base identique à celui de l’homme mais fait intervenir un mécanisme de régulation où se succèdent des phases de rétrocontrôles positif et négatif mettant en jeu un pilotage permanent du taux des œstrogènes (on parle de servomécanisme :.système contrôlé automatiquement par des ajustements fréquents comparant l'état d'un dispositif et l'état prévu (valeur de référence)). Chapitre 4 : Rencontre des gamètes et début de grossesse Intro : Etude de tests de grossesse pour poser les pb. Les tests de grossesse sont disponibles sans ordonnance en pharmacie. Ils permettent de confirmer un début de grossesse. Ces tests détectent une hormone : l’HCG (Gonadotrophine Chorionique Humaine) produite par l’embryon. Elle a une structure proche de LH (famille des gonadotrophines = gonadostimulines). Le test s’effectue généralement après une semaine de retard des règles. La présence d’un embryon va bouleverser l’équilibre hormonal et donc le cycle sexuel. Quels sont les processus biologiques qui permettent d’aboutir à une grossesse ? Comment assurer le bon déroulement de la grossesse ? Comment éviter une grossesse ? Pourquoi et comment y remédier ? I. LES PROCESSUS BIOLOGIQUES ABOUTISSANT A UNE GROSSESSE. A. Comportement reproducteur. 1) Chez les mammifères non hominidés. Chez la plupart des espèces sauvages, les comportements sexuels sont saisonniers. Il existe une à deux périodes de rut et des périodes sans aucun comportement sexuel (Cerfs, Ovins…). Cela conduit généralement à la naissance des petits au début du printemps quand les conditions climatiques sont moins rudes (brame à l’automne et naissance des faons à partir d’avril). Chez le mâle cela se traduit par une augmentation de la masse testiculaire et à une augmentation de la production de testostérone. La forte concentration de cette dernière pousse le mâle à rechercher une femelle pour s’accoupler. Cela provoque aussi des comportements plus ou moins violents vis-à-vis des autres mâles (combats…). Chez la femelle (le cycle est alors oestrien), il y a une ou deux périodes où elle est réceptive (chaleurs), cela coïncide avec la période ovulatoire. La recherche du mâle est également conditionnée par les hormones sexuelles. 2) Chez les Hominidés. Le comportement sexuel est indépendant du fonctionnement des gonades. L’apparition d’un comportement sexuel coïncide avec la puberté mais par la suite, l’Homme est (plus ou moins) capable de dissocier son activité sexuelle des variations hormonales. Bilan : Le comportement reproducteur dans le monde animal est conditionné par les variations hormonales souvent saisonnières (photopériodisme). L’Homme fait exception puisque les comportements sexuels sont indépendants des saisons et des taux hormonaux. Quel est le parcours des spermatozoïdes, quels obstacles rencontrent-ils ? B. Rencontre des gamètes. 1) Glaire cervicale et passage des spermatozoïdes. P320 Le col de l’utérus produit une sécrétion qui constitue la glaire cervicale. Ce bouchon à l’entrée de l’utérus présente une évolution cyclique. En période ovulatoire, la consistance de la glaire est filante (maillage lâche) et permet le passage des sptz. En dehors de cette période, le bouchon muqueux est imperméable aux gamètes mâles. Le passage des sptz dans l’utérus n’est possible que lors de l’ovulation. 2) La fécondation (j18-21) L’ovule n’est fécondable que 6 à 24 h après l’ovulation. Les sptz ne peuvent être fécondants plus de trois jours dans les voies génitales femelles. L’ovule descend passivement du pavillon dans la trompe grâce à des micromouvements produits par des franges utérines. Les sptz nagent activement à la rencontre de l’ovule. Ils sont attirés chimiquement parce que l’ovule émet certaines substances (chimiotactisme). Ces substances permettent également l’achèvement de leur maturation (capacitation). Les sptz les plus rapides atteignent l’ovule. Ils libèrent les enzymes contenus dans leur acrosome afin de percer la membrane autour de l’ovule : la membrane pellucide. Le premier arrivé fusionne avec la membrane plasmique et provoque une série de réaction dans l’ovule qui conduisent à la formation d’une membrane de fécondation insensible aux enzymes acrosomales et imperméables aux sptz (ceci afin d’éviter les zygotes polyploïdes). Cela conduit à l’expulsion du GP2 (achèvement de la méiose et n K à une Kide) puis une digestion des composants cellulaires du sptz laissant libre un noyau nommé pronucléus. La caryogamie (union de ce pronucléus avec le noyau de l’ovule) a lieu quelques heures après. 3) De la fécondation à la nidation. La première mitose s’achève vers 36 h (stade 2 cellules) puis la multiplication cellulaire continue. Vers 5 jours, une différenciation des cellules est visibles : cellules embryonnaires ss et cellules qui donneront les annexes embryonnaires (chorion, amnios et placenta). Le trajet de l’ovule prend environ une semaine pour descendre dans l’utérus proprement dit et l’embryon met encore une semaine à s’implanter. La nidation s’achève donc à j28, ce qui normalement est la fin du cycle. L’embryon produit déjà de l’HCG. Or en présence d’un embryon, le cycle suivant ne démarre pas (pas de règles). Comment expliquer le maintien de la muqueuse utérine durant la grossesse ? Hypothèse : Maintien du corps jaune et de la production de progestérone C. Hormones et début de grossesse. 1) Hormones ovariennes. 3p323. Au cours de la grossesse, les taux plasmatiques d’hormones ovariennes sont en augmentation et très élevés. Il n’y a pas de variations cycliques observables. Comment est contrôlée la production accrue d’hormones ovariennes ? 2) HCG et maintien du corps jaune. L’HCG agit sur le corps jaune : elle empêche sa régression et conduit au maintien de la sécrétion de progestérone et d’oestradiol. Cette hormone court-circuite le rôle de FSH et LH produites par l’hypophyse. Le rôle d’HCG est très important au premier trimestre de grossesse. Le placenta, une fois fonctionnel, produira de la progestérone et des oestrogènes en grande quantité et prendra donc le relais de la fonction endocrine de l’ovaire. Nouveau schéma de régulation Bilan : La rencontre des gamètes et l’implantation de l’embryon résulte d’une synchronisation parfaite entre plusieurs événements : - accouplement autour de la période ovulatoire (rut et chaleurs) - perméabilité de la glaire cervicale aux sptz - acquisition de la capacité de féconder des sptz dans l’utérus (capacitance) - ovulation et présence d’un ovule fécondable dans la trompe de fallope - migration efficace des sptz jusqu’à l’ovule - fécondation - migration passive de l’œuf dans l’utérus - nidation dans la muqueuse du tiers supérieur de l’utérus, alors constitué de dentelle utérine richement irriguée et fournissant suffisamment de glycogène à la survie de l’embryon Rmq : La femme ne se rend compte qu’elle est enceinte (au mieux) que 14 jours après la date de la fécondation, soit le premier jour de retard des règles. L’absence des règles est qualifiée d’aménorrhée. La chronologie de la grossesse est comptée en semaines d’aménorrhée (n) ou bien en semaines de grossesse (n+2). La grossesse dure 39 semaines d’aménorrhée. F + 30h F + 4 jours 6-7 jours II. LE SUIVI DE LA GROSSESSE. A. Les examens sanguins de la mère. - confirmation de grossesse par recherche de HCG dans une prise de sang - examens sérologiques avec recherche d’une immunisation de la mère contre la toxoplasmose et la rubéole. Ces maladies bénignes peuvent avoir de graves conséquences sur le développement du bébé. - test de dépistage du sida (non obligatoire), maladie du charbon, hépatite B et C, - glycémie à jeun - détermination du groupe sanguin et du rhésus afin de prévenir à la naissance d’éventuelles incompatibilités (mère - / enfant +, cela conduit à une immunisation de la mère contre d’éventuels futurs embryons) Suivant les antécédents de la mère, la prise de poids, les résultats d’analyse d’urine, il est possible qu’un test d’absorption de glucose soit prescrit pour mettre en évidence un diabète gestationnel, on peut aussi rechercher la présence d’albumine, d’une anémie… En plus de ces examens, un dosage des marqueurs sériques de la mère permet d’évaluer le risque pour l’embryon d’être porteur de la trisomie 21. Cet examen n’est pas obligatoire et n’est pas infaillible. Le seul vrai dépistage de la trisomie 21 se fait dans un premier temps lors de la première échographie en mesurant la clarté nucale (épaisseur du cou trop forte lors T21). B. Les échographies. Au nombre de 3 obligatoires, les échographies de surveillance permettent de suivre le développement du fœtus. La première échographie Elle a lieu entre les 10e et 12e semaines de grossesse (12e et 14e semaines d'aménorrhée) et donne une image globale de l'embryon. Elle sert à déterminer le nombre d'embryons, à dater précisément la grossesse, à vérifier la vitalité du futur bébé (par les battements cardiaques), à localiser le placenta et à détecter d'éventuelles anomalies. La deuxième échographie Elle est pratiquée entre les 20e et 22e semaines de grossesse (22e et 24e SA). Sa date ne peut être avancée car elle correspond à la période où les organes peuvent être bien observés. Le spécialiste vérifie la croissance du foetus grâce aux mesures du diamètre et du périmètre du crâne, de l'abdomen et à celle de la longueur des fémurs. Il passe en revue les différents organes afin de détecter une éventuelle anomalie : le crâne, la face, la colonne vertébrale, le thorax, le coeur, l'abdomen et les membres. Il observe son comportement: bouge-t-il ? Déglutit-il ? Son rythme cardiaque est-il normal? Il étudie également l'épaisseur du placenta, le volume du liquide amniotique et le cordon ombilical, grâce à l'examen Doppler qui permet de vérifier que les échanges entre le foetus et la mère sont de bonne qualité. La troisième échographie Elle se déroule entre les 30e et 32e semaines de grossesse (32e et 34e SA). Elle permet de s'assurer que tout va bien avant la naissance. Le spécialiste contrôle la croissance de l'enfant en mesurant le diamètre de sa tête, de son abdomen et la longueur de ses fémurs. Il réalise un examen morphologique aussi complet qu'au deuxième trimestre car certaines anomalies ne sont visibles qu'à cette date. Il examine la position du placenta. Placé trop près du col, il serait source d'éventuelles hémorragies et demanderait une surveillance très stricte. Il effectue un examen Doppler, évalue la quantité de liquide amniotique et étudie la présentation du bébé (tête en bas ou siège). Le plus souvent, celle-ci ne changera pas jusqu'à la naissance. Lorsque des doutes subsistent à l’échographie sur une anomalie, des prélèvements peuvent être effectués soit dans le liquide amniotique soit dans le cordon ombilical. Ces examens ne sont pas anodins puisqu’une aiguille va percer les différentes annexes embryonnaires, les risques d’infection et de fausse couche suite à ces prélèvements ne sont pas négligeables (1%). C. Le prélèvement de cellules fœtales. Amniocentèse : elle est systématiquement prescrite chez les femmes de 38 ans et plus. Elle permet de faire un caryotype des cellules flottants dans l’amnios et qui ont le même patrimoine génétique que le fœtus (prélèvement par seringue au travers de la peau de la mère et des annexes embryonnaires). Elle est réalisée à partir de la 14ème semaine de grossesse (17 semaines SA) Choriocentèse : La choriocentèse consiste à prélever des cellules chorioniques (cellules du futur placenta), on parle également de prélèvement des villosités choriales par les voies naturelles et en perçant l’amnios. On part du principe que les cellules choriales ont la même origine que les cellules du fœtus, qu'elles possèdent donc les mêmes caractéristiques génétiques. Le prélèvement est effectué avant la 12e semaine de grossesse (L'amniocentèse se pratique entre la 14e et la 20e semaine de grossesse), la choriocentèse constitue donc un examen très précoce. À l'issue du prélèvement, comme pour l'amniocentèse, les cellules prélevées seront analysées en laboratoire pour établir le caryotype. Après 2 jours de préparation et de mise en culture, le généticien procède à l'analyse. Les résultats sont disponibles en 4 à 7 jours pour confirmer ou infirmer un diagnostic de maladie génétique. Polycopié III. LA REGULATION DES NAISSANCES. A. La contraception. 1) « La pilule ». 2) Les autres méthodes contraceptives. B. La contragestion. 1) La pilule du lendemain. 2) Le RU 486. IV. L’ASSISTANCE MEDICALISEE A LA PROCREATION : AMP. A. L’infertilité et ses causes. B. Une technique d’AMP : la FIVETE.
