I.6 Procréation 2/6. Le contrôle d e la fonctio n reproductric e ch ez l’ho mme Chez les mammifères, les structures et la fonctionnalité des appareils sexuels mâle et femelle sont acquises en quatre étapes au cours du développement. L’appareil sexuel devient fonctionnel à la puberté. Comment est contrôlée la fonction reproductrice chez l’homme ? Capacités Activité 1. Observation de lames histologiques de testicules Utiliser le microscope photonique Vous disposez de lames histologiques de testicule (normal et cryptorchide). Eclairage Les testicules sont formés d’un très grand nombre de tubes séminifères très fins et pelotonnés les Objectif uns contre les autres. Les spermatozoïdes se forment dans les tubes séminifères et résultent de la Mise au point méiose (TPI.3.3/6) qui affecte les cellules souches (ou spermatogonies), disposées en périphérie du Centrage tube. Rangement après utilisation Compléter un schéma respect des conventions Soin Doc1 (à gauche). Un testicule vu en coupe longitudinale. © Belin TS 2002 Légender un schéma Exploitation de graphiques Doc2 (à droite). Coupe de tube séminifère. Démarche explicative © Bordas 1ES 2001, modifié 01/05 Réaliser un schéma bilan fonctionnel du maintien de la testostéronémie choix des symboles liens entre les différentes étapes Ces cellules de la lignée germinale sont entourées par les expansions de cellules de soutien, ou (fléchage) clarté / visibilité cellules de Sertoli, dont on ne distingue que les noyaux dans les lames. Ces cellules contrôlent l’évolution de la spermatogenèse et jouent un rôle nourricier. Les gamètes qui sont libérés dans la lumière du tube sont produits de façon continue durant toute la vie de l’homme. Cependant, avec l’âge, l’activité testiculaire diminue, mais il n’y a pas d’arrêt complet de la production des cellules sexuelles. © Didier et Bordas TS 2002. 1. Rechercher les tubes séminifères, puis l’existence éventuelle de spermatozoïdes et de cellules interstitielles dans chacune des deux préparations proposées. 2. Régler le microscope de façon à permettre la meilleure observation possible des spermatozoïdes d’une part, des cellules interstitielles d’autre part. 3. Utiliser le logiciel Mesurim pour bâtir un fichier Word comparant les deux lames (légendé, titré et traité de façon à mettre en évidence le contour d’un tube séminifère, les cellules souches, les spermatozoïdes, les cellules interstitielles…). M’appeler pour chaque vérification 4. À partir de vos observations, compléter les schémas fournis en utilisant les symboles proposés de façon à bien mettre en évidence les différences constatées au niveau des structures de ces deux testicules. http://lewebpedagogique.com/bouchaud -1- Portion de coupe transversale de testicule de l’individu « normal » centrée sur un tube séminifère Titre : portion de coupe transversale de testicule de l’individu cryptorchide centrée sur un tube séminifère Symboles à utiliser Légendes des symboles Epaisseur de la paroi du tube séminifère Cellules interstitielles Vaisseaux sanguins Présence de spermatozoïdes Absence de spermatozoïdes D’après ECE Activité 2. Le contrôle du fonctionnement testiculaire. Les testicules et la production de testostérone. A la puberté, le développement des organes génitaux et des caractères sexuels secondaires sont sous la dépendance d’une hormone, la testostérone, indispensable également à la fabrication des spermatozoïdes. À l’aide d’une technique complexe, on a mis en évidence les cellules sécrétrices de testostérone sur des coupes fines de testicule. Les taches noires indiquent les zones riches en une enzyme indispensable à la synthèse de l’hormone sexuelle mâle. Doc3. Les cellules sécrétrices de testostérone. © Bordas TS 2002 5. Déterminer quelles sont les cellules qui fabriquent la testostérone. http://lewebpedagogique.com/bouchaud -2- Chez un 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, de l’âge, du stress… et varie aussi, pour un individu donné. Doc4. Libération de la Testostérone. © Bordas TS 2002 6. Donner les intervalles de concentration de la testostérone au cours du temps. Déterminer la caractéristique de cette concentration. Chez l’homme, la concentration de testostérone est globalement ……………………………… au cours du temps, mais fluctue ……………………………… Cette hormone est fabriquée par …………………………………….. Le rôle de l’hypophyse. Située à la base du cerveau, l’hypophyse est une petite glande reliée par la tige pituitaire à l’hypothalamus. Elle est constituée de la juxtaposition de 2 lobes de nature différente : l’antéhypophyse et la posthypophyse. L’antéhypophyse est un lobe formé de cellules de type glandulaire et parcouru par de nombreux capillaires sanguins. La posthypophyse n’est pas une glande endocrine complète, mais plutôt un prolongement anatomique de l’hypothalamus. Doc5. Localisation de l’hypophyse (à gauche) et organisation du complexe hypothalamo-hypophysaire (à droite). © Didier TS 2002 Une tumeur hypophysaire, demeurant généralement localisée, peut se manifester notamment par des troubles affectant les organes sexuels qui s’atrophient. Elle s’accompagne également de la perte des poils pubiens et axillaires. Pour comprendre le rôle de l’hypophyse, on a réalisé sur des rats les expériences ci-dessous. Expériences Résultats Ablation de l’hypophyse (hypophysectomie) Arrêt de la production de la testostérone et des spermatozoïdes Hypophysectomie suivie d’injections Reprise de l’activité testiculaire d’extraits hypophysaires Doc6. Rôle de l’hypophyse. © Didier TS 2002 7. À partir de l’étude de ces expériences, montrer le rôle de l’hypophyse. Par quel moyen de communication exerce-t-elle son action ? http://lewebpedagogique.com/bouchaud -3- Doc7. La sécrétion de LH et de FSH (homme et bélier). © Bordas TS 2002 Doc8. Variation des taux de LH et FSH pendant 24 heures chez le bélier. © Bordas TS 2002 8. Donner les caractéristiques de la sécrétion des gonadostimulines et proposer une explication expliquant le parallélisme entre les sécrétions de LH et de testostérone. L’hypophyse produit deux hormones appelées gonadostimulines (FSH et LH) qui agissent sur …………………… en contrôlant la production de……………………………………. Le rôle de l’hypothalamus. Expériences Destruction de certains amas de neurones hypothalamiques Résultats Arrêt de la libération de LH et de FSH par l’hypophyse antérieure Stimulation électrique de ces mêmes amas de neurones Augmentation brutale de la libération de LH et FSH par l’hypophyse Arrêt de libération de LH et FSH par l’hypophyse antérieure Doc9. Relations entre neurones à GnRH et cellules à FSH et LH. © Bordas TS 2002. Modifié 01/05 Hypophyse déconnectée de l’hypothalamus par insertion transversale d’une lame de téflon dans la tige hypophysaire Prélèvement, à l’aide d’une canule Possibilité d’isoler une substance très fine, de sang dans le réseau très active, la GnRH. vasculaire de la tige hypophysaire Doc10. Le rôle de l’hypothalamus. © Bordas TS 2002 9. Déterminer les informations apportées par ces expériences. http://lewebpedagogique.com/bouchaud -4- Chez le bélier castré, on dose : - la GnRH dans le sang de la tige hypophysaire (la GnRH ne peut être dosée dans la circulation générale) - la LH dans le sang de la circulation générale. Doc11. Dosages de la GnRH et de la LH dans le sang. © Bordas TS 2002 10. Interpréter le parallélisme entre les deux graphiques. L’hypothalamus produit ……………………………………… qui contrôle la libération de ………………………… Le rôle de la testostérone. Doc12. Sécrétion de LH et de Testostérone durant 24h (évaluées à partir de leur dosage dans le sang). © Nathan TS 2002 a. Chez un bélier « entier » (animal possédant des testicules fonctionnels). b. Chez un bélier, 6 semaines après castration. c. Chez un bélier castré porteur d’un implant sous-cutané libérant de la testostérone. 11. Identifier les effets de la testostérone sur la production des hormones hypophysaires. Donner une explication au maintien de la testostéronémie autour d’une valeur moyenne. La testostérone ……………………………… la production de ……………………………… permettant un ……………………………. de sa concentration. Réaliser un schéma bilan Bilan. 1. Établir le schéma fonctionnel du système de régulation de la testostéronémie. fonctionnel - Pour cela, repérer le système réglant (capteurs, centre intégrateur, messagers et effecteurs) - Repérer le paramètre réglé. - Repérer la fonction réglée. 2. À partir des observations réalisées et en utilisant votre schéma, expliquer l’existence de caractères sexuels secondaires normaux chez l’individu stérile (activité 1). -------------------------------------------------------------------------------------------------------------Clés. Testicules ; complexe hypothalamo-hypophysaire ; testostérone ; LH ; FSH ; GnRH ; hormone ; homéostat ; contrôle ; rétrocontrôle ; testostéronémie. http://lewebpedagogique.com/bouchaud -5- Exercice complémentaire. Le graphique ci-contre traduit une expérience réalisée chez le mouton. Normalement, cette espèce présente une seule période d’activité sexuelle par an : chez les mâles (béliers), on constate à cette période une augmentation du volume des testicules. On place alors des béliers dans des conditions d’éclairement artificielles : les animaux sont soumis à une durée journalière de l’éclairement (photopériode) qui augmente régulièrement de 8 heures à 16 heures puis diminue de 16 heures à 8 heures, sur une durée de 6 mois pour les animaux du lot A et sur une durée de 4 mois pour les animaux du lot B. Les variations du volume testiculaire sont observées pendant plusieurs cycles photopériodiques. Doc1. Action de l’éclairement sur l’activité testiculaire. © Bordas TS 2002 L’hypothalamus est connecté directement ou non à de nombreuses régions du cerveau. Les neurones à GnRH en particulier reçoivent ainsi une véritable « pluie » de neurotransmetteurs variés libérés par de nombreux neurones extra-hypothalamiques. Parmi ces substances, l’adrénaline et la noradrénaline stimulent la sécrétion de GnRH, la dopamine l’inhibe. Enfin, il est probable que ce contrôle puisse s’exercer à différents niveaux des neurones sécréteurs : production de GnRH par les cellules, transport le long des axones, libération dans les capillaires sanguins. Doc2. L’influence du système nerveux central. © Bordas TS 2002 Question. Le système nerveux central, soumis à l’influence des conditions environnementales, contrôle la fonction de reproduction. Utilisez les informations contenues dans ces deux documents pour justifier cette conclusion. Rappel du principe de quelques expériences Ablation d’un organe : peut être utilisée pour montrer l’action éventuelle de cet organe sur un autre. Expérience de greffe d’organe : si la greffe d’organe corrige les effets de son ablation, cela confirme le contrôle et permet en outre de préciser la médiation humorale. Expérience d’injection d’extraits : un extrait est une solution obtenue après broyage d’un organe et filtration. Si l’injection d’extrait corrige les effets de l’ablation d’un organe, cela confirme le contrôle humoral exercé par cet organe. On peut de plus déduire que l’extrait contient une ou des substances capables de corriger les effets de l’ablation. Ce type d’expérience permet de mettre en évidence un contrôle hormonal. http://www.labosvt.com/article12.html http://lewebpedagogique.com/bouchaud -6- 1.Un testicule vu en coupe longitudinale. © Belin TS 2002 2. Localisation du schéma 3. © Bordas 1ES 2001 3. Portion de tube séminifère. © Belin TS 2002 © Belin TS 2002 http://lewebpedagogique.com/bouchaud -7-