ÉQUIPE ACADEMIQUE SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE MAGAZINE DE SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE La fonction reproductrice masculine Bac Maths /Sciences www.takiacademy.com ÉQUIPE ACADEMIQUE SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE MAGAZINE DE SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE La fonction reproductrice masculine BAC Maths /sciences www.takiacademy.com EXERCICE N°1 On se propose d’étudier quelques relations entre l’hypophyse et les testicules : On injecte à un homme adulte une hormone X pendant 15 mois puis une hormone Y le 10 ème mois et on suit l’évolution du nombre des spermatozoïdes. Le document ci-dessous représente les relations entre ces injections et la production des spermatozoïdes chez cet homme. 1- En se limitant à l’intervalle du temps de 0 à 10 mois et en faisant appel à vos connaissances, proposez des hypothèses sur la nature de l’hormone X. Justifiez la réponse. 2- Quels renseignements supplémentaires peut-on déduire de l’injection de l’hormone Y ? Website : www.TakiAcademy.com EXERCICE N°2 Dans le but d’étudier les relations entre l’hypophyse et les testicules, on réalise les expériences suivantes sur des rats mâles pubères. Expériences 1 Hypophysectomie Résultats • Atrophie des tubes séminifères et arrêt de la spermatogenèse. • Régression de certains caractères sexuels. FSH ng/ml 2 Castration bilatérale et mesure des variations des taux de LH et de FSH. Mesure des variations de LH et de FSH : • Période 1 : Injections 3 d’extraits testiculaires bruts. • Période 2 : Injections de testostérone seulement. 4 Castration unilatérale (ablation d’un seul testicule) Website : www.TakiAcademy.com Hypertrophie du testicule qui reste. 1) Tirez une conclusion à partir de l’expérience 1. 2) a- Analysez les graphes des expériences 2 et 3 en vue de déduire les relations entre l’hypophyse et le testicule. b- Expliquez l’importance physiologique du mécanisme mis en évidence dans l'expérience 2. 3) Expliquez, à partir de vos connaissances, les résultats de l’expérience 4. 4) Afin de mieux comprendre ces relations, des cellules antéhypophysaires sont incubées dans un milieu additionné de GnRH (d’origine hypothalamique) avec ou sans des cellules de Leydig ou des cellules de Sertoli. Les résultats de dosage de LH dans le milieu sont les suivants : Milieu Milieu 2 : Cellules Milieu 3 : Cellules Milieu 1 : Cellules d’incubation hypophysaires + cellules hypophysaires + hypophysaires seules + GnRH de Leydig cellules de Sertoli Quantité de LH 8 mU 4 mU 8 mU dans le milieu En exploitant les résultats obtenus et en tenant compte de vos connaissances, expliquez : a. la diminution de la quantité de LH dans le milieu 2. b. la différence entre les résultats des milieux 2 et 3. 5) En se basant sur les expériences proposées et vos connaissances, faites un schéma fonctionnel montrant les relations entre l’hypophyse et les testicules Website : www.TakiAcademy.com EXERCICE N° 3 Des techniques médicales ont permis de reconstituer la structure histologique des testicules de 3 hommes X, Y et Z. les résultats sont représentés dans les figures suivantes : Monsieur X Monsieur Y Monsieur Z 1) Précisez pour chaque sujet : - s'il s'agit d'un individu fertile ou non, - l'état de ses caractères sexuels secondaires. Justifiez votre réponse en exploitant le document précédent. 2) Indiquez pour chaque homme l’état hormonal à l’origine de la structure cellulaire de ses testicules. Justifiez votre réponse. 3) Proposez un ou (des) traitements(s) possible(s) qui permettrait (ent) de corriger les anomalies physiologiques que pourraient présenter certains d’entre eux. Vous expliquerez l’effet de ces traitements. Website : www.TakiAcademy.com EXERCICE N° 4 On se propose d'étudier les relations fonctionnelles entre les testicules et l'hypophyse à partir d'une série d'expériences. 1ère série d'expériences : Expérience 1 : L'ablation des deux testicules d'un bélier entraîne une atrophie de ses caractères sexuels primaires, une régression de ses caractères sexuels secondaires et une stérilité. Expérience 2 : L'injection régulière d'extraits testiculaires à ce bélier corrige ses caractères sexuels mais il demeure stérile. Expérience 3 : la ligature des canaux déférents n'entraîne que la stérilité du bélier. 1) a- Donnez une conclusion pour chacune des expériences précédentes. b- En déduire et définir les fonctions des testicules. 2ème série d'expériences : On a injecté des gonadostimulines à un animal impubère. On observe les faits suivants : Circonstances d'obseravtions Injections régulières d'une hormone A Injections régulières d'une hormone B Cellules testiculaires C1 Cellules testiculaires C2 État des caractères sexuels secondaires Activées Inactivées Développés Inactivées Activées Absents 2) En tenant compte de ces résultats ainsi que de vos connaissances : a- identifez les cellules C1 et C2 et les hormones A et B. b- expliquez le développement des caractères sexuels secondaires après l'injection de l'hormone A tout en précisant son mode d'action. 3) Le document 2 représente les résultats de dosage plasmatique de l'hormone A chez un singe adulte avant et après la castration. Website : www.TakiAcademy.com Hormone A (ng / ml) 1 5 10 5 0 Avant castration 0 5 10 Après castration 1 Temps en jours 20 2 Document 2 Exploitez les résultats du document 2 afin de dégager la relation fonctionnelle entre testicule et la sécrétion de l'hormone A. 4) Le document 3 représente les résultats de dosage de l'hormone A suite à l'injection de deux hormones testiculaires H1 et H2 au singe castré. Hormone A (ng / ml) H2 15 H1 10 5 Temps en jours 0 0 5 10 15 20 Document 3 a- Identifier les hormones H1 et H2. Justifiez votre réponse à partir des résultats du document 3. b- Quelle information supplémentaire vous apporte ces résultats quant aux données du document 2 5) En tenant compte de vos réponses précédentes et en vous appuyant sur vos connaissances, faîtes un schéma bilan fonctionnel illustrant la relation fonctionnelle entre le testicule et l'hypophyse. Website : www.TakiAcademy.com EXERCICE N°5 Deux sujets mâles A et B, âgés de plus de 20 ans, présentent des troubles de puberté. Un examen clinique a été pratiqué sur ces sujets afin de doser les taux plasmatiques de testostérone et de LH durant 24 heures. Le même examen est effectué sur un sujet C normal. 1) Le document 1 présente les résultats des dosages sanguins de testostérone chez les 3 sujets. Document 1 Testostérone (ng/dL) A Testostérone (ng/dL) B Testostérone (ng/dL) 600 600 600 300 300 300 0 6 12 18 24 heures de la journée 0 6 12 18 24 heures de la journée C 0 6 12 18 24 heures de la journée a- Faire une étude comparative des trois graphes. b- Faisant appel à vos connaissances sur la régulation de la fonction de reproduction chez l'homme que vous annoncez brièvement, proposer trois hypothèses pouvant expliquer les résultats des dosages chez les personnes A et B. Website : www.TakiAcademy.com 2) Le document 2 présente les résultats des dosages sanguins de LH chez les 3 sujets. Document 2 LH (mUI/ml) A LH (mUI/ml) B LH (mUI/ml) 6 6 6 3 3 3 0 6 12 18 24 heures de la journée 0 6 12 18 24 heures de la journée C 0 6 12 18 24 heures de la journée ► À partir d’une analyse comparative des profils de la sécrétion de LH chez les trois sujets, indiquer pour chacun des sujets A et B, la (ou les) hypothèse(s) qui reste(ent) valable(s). Justifier la réponse. 3) Des microdosages de GnRH dans la circulation sanguine de la tige pituitaire des deux personnes A et C ont permis de tracer les graphes du document 3. Document 3 a- Analyser convenablement les graphes. b- Préciser la cause de l’anomalie du sujet A. 50 GnRH (pg/ml) A 40 30 20 10 1 2 3 GnRH (pg/ml) 4 heures C 30 20 10 1 Website : www.TakiAcademy.com 2 3 4 heures EXERCICE N°6 On se propose d’étudier quelques relations entre l’hypothalamus, l’hypophyse et les testicules chez le mâle. On réalise pour cela les 3 séries d’expériences suivantes : 1) 1ère série d’expériences On dose le taux de LH chez 5 mammifères mâles adultes (A), (B), (C), (D) et (E) : • (A) : animal normal n’ayant subi aucune opération ni aucun traitement : graphe 1 • (B) : animal hypophysectomisé à partir de T0 : graphe 2 • (C) : animal ayant subi la lésion de son hypothalamus à partir de T0, hypophyse intacte : graphe 3 • (D) : animal hypophysectomisé à partir de T0 puis greffé à T1 par une hypophyse au contact du système vasculaire de la tige pituitaire qui relie l'hypophyse à l’hypothalamus : graphe 4. • (E) : animal hypophysectomisé à partir de T0 puis greffé à T1 par une hypophyse dans la chambre antérieure de l’œil : graphe 5 (confondu avec le graphe 3) Les résultats de ces dosages sont représentés dans le document 1 suivant. Taux de LH en ng / mL Graphe 1 4 Graphe 4 1 Graphe 3 et 5 Graphe 2 0 10 T0 T1 Document 1 Website : www.TakiAcademy.com Temps en jours 20 Exploitez les graphes obtenus en vue de : • proposer une hypothèse sur l’origine de la LH. • déduire la relation fonctionnelle entre l’hypothalamus et l’hypophyse. 2) 2ème série d’expériences : Dans le but de préciser le mode d’action de l’hypothalamus sur l’hypophyse, on réalise les deux expériences suivantes : Expérience 1 : culture in vitro de cellules hypophysaires en présence continue d’une substance X. Expérience 2 : culture in vitro de cellules hypophysaires en présence discontinue d’une substance X ajoutée dans le milieu toutes les heures et à faible dose. Le document 2 présente les résultats obtenus. Taux moyen de LH (ng /ml) Expérience 1 Expérience 2 Document 2 À partir d’une analyse comparée des résultats obtenus, et de vos connaissances : • identifiez la substance X. • dégagez le mode d’action de cette substance X sur les cellules hypophysaires. 3) 3ème série d’expériences. On dose les taux de LH et de la testostérone chez un animal mâle pendant trois périodes : • Période 1 : avant sa castration et durant quelques heures. • Période 2 : quelques jours après sa castration. • Période 3 : quelques jours après sa castration avec injections régulières de testostérone. Website : www.TakiAcademy.com Les résultats sont présentés dans le document 3 suivant. Taux moyen de LH (ng /mL) Temps en heures Temps en jours Temps en jours Taux moyen de testostérone Temps en heures Période 1 : Avant castration Temps en jours Temps en jours Période 2 : Période 3 : Quelques jours après castration Injections régulières de testostérone chez le castrat Document 3 a. Exploitez les résultats obtenus dans la période 1 en vue de déduire : • le mode de sécrétion des deux hormones. • la relation fonctionnelle entre l’hypophyse et le testicule. b. Exploitez les résultats obtenus dans les périodes 2 et 3 en vue de dégager la relation fonctionnelle entre le testicule et l’hypophyse. Website : www.TakiAcademy.com 4) En intégrant les conclusions précédentes, et en faisant appel à certaines de vos connaissances, élaborez un schéma bilan fonctionnel montrant les interactions hormonales assurant le fonctionnement endocrinien des testicules. Website : www.TakiAcademy.com EXERCICE N°7 Les mécanismes de la régulation des fonctions testiculaires chez l’homme font intervenir des interactions ; pour comprendre ces mécanismes, on se réfère à des expériences réalisées sur des rats mâles adultes. I. Une première série d’expérience réalisée sur deux rats désignés : X et Y Expériences 1 Le rat X subit l’ablation de l’hypophyse. 2 Castration du rat Y. 3 On établit une circulation croisée entre les deux rats X et Y (parabiose). 4 On supprime la circulation croisée établie entre les deux rats, puis on injecte de la testostérone au seul rat Y. Résultats -Arrêt de la spermatogenèse. -Régression des caractères sexuels secondaires. -hypertrophie de l’hypophyse avec sécrétion accrue de FSH et de LH. - chez le rat X : les testicules redeviennent actifs avec reprise de la spermatogenèse. -chez le rat Y : l’hypophyse et les sécrétions de FSH et de LH redeviennent normaux. -chez le rat X : de nouveau, il ya arrêt de la spermatogenèse. -chez le rat Y : diminution du taux de LH mais la sécrétion de FSH reste importante. 1) Analysez les expériences 1 et 2 en vue de déterminer les rôles des testicules et de l’hypophyse. 2) À partir de l’interprétation de l’expérience 3, émettez une hypothèse expliquant la nature de l’interaction entre hypophyse-testicules. 3) Quelles nouvelles informations apportent l’expérience 4 ? Website : www.TakiAcademy.com L’observation de trois autres rats désignés A, B et C adultes montre qu’ils sont stériles, II. l’examen de leurs testicules montre qu’ils sont atrophiés. Sachant que chacun de ces rats souffre d’une seule anomalie de reproduction : 1) Proposez des hypothèses expliquant la stérilité. Dans le but de préciser la cause de l’anomalie de chacun des trois rats, on a réalisé les expériences suivantes : 1 2 3 Expériences Des injections convenables de GnRH aux trois rats : A,B et C. Des injections convenables de LH aux trois rats A, B et C. On injecte des extraits hypophysaires du rat C au rat X (de la partie I de l’exercice) Résultats -Correction uniquement de l’anomalie du rat A. -correction uniquement de l’anomalie du rat B. -restauration des caractères sexuels secondaires. -pas de correction de la stérilité. 2) Analysez ces résultats expérimentaux en vue de déduire la cause de stérilité de chaque rat. Website : www.TakiAcademy.com EXERCICE N°8 On se propose d’étudier les relations entre le testicule et le complexe hypothalamohypophysaire. Deux rats A et B, ayant atteint l’âge de puberté, et n’ayant aucun problème anatomique au niveau de leurs tractus génitaux, souffrent chacun d’une seule anomalie de reproduction. Pour comprendre les causes de leurs anomalies, on réalise les expériences suivantes : A. Expérience 1 : L’analyse du liquide extrait dans l’épididyme des 2 rats montre l’absence totale des spermatozoïdes chez A et leur présence en très faible nombre chez le rat B. Quelle conséquence découle de ce résultat sur la fonction de reproduction chez les deux rats. B. Expérience 2 : Le document 1 montre le résultat de dosage de la testostérone chez les deux rats et celui d’un rat témoin. Document 1 1) Comparez les résultats de dosages par rapport au rat témoin 2) Montrez que ces résultats sont en accord avec les anomalies des rats A et B mentionnées dans l’expérience 1. Website : www.TakiAcademy.com 3) Emettez 3 hypothèses communes sur les origines probables des anomalies de sécrétion de testostérone. C. Expérience 3 : Pour tester la validité de ces hypothèses, on pratique chez ces deux rats des injections d’une hormone X extraite à partir de l’hypophyse d’un rat normal. Ces injections permettent de corriger la sécrétion de testostérone chez le rat A seulement. 1) Précisez, en justifiant la réponse : a) le nom de l’hormone X. b) la ou les hypothèses restant valables pour chacun de ces rats. 2) Représentez dans un système d’axes identique à celui du document 1, le profil de sécrétion de cette hormone X chez le rat B. Justifiez votre représentation. D. Expérience 4 : Des microdosages de GnRH dans la circulation sanguine de la tige pituitaire du rat A, du rat B et d’un rat témoin ont permis de tracer les graphes du document 2 suivant : Graphe a : rats A et B Graphe b : rat témoin Document 2 Exploitez ces graphes en vue de préciser ou de confirmer la cause de l’anomalie de chacun des rats. E. Etablissez un schéma bilan fonctionnel montrant la régulation de sécrétion de testostérone. Vous vous limitez aux seules données de l’exercice. Website : www.TakiAcademy.com EXERCICE N°9 On se propose d’étudier certains aspects de la fonction reproductrice chez l’homme. I1) Le document 1, ci-dessous, représente une coupe simplifiée d’une portion de testicule d’un homme adulte. Document 1 a- Que représentent les zones A et B indiquées sur le document 1. b- Annotez les éléments de 1 à 8 en reportant sur votre copie les numéros et les noms correspondants. c- Nommer le phénomène qui conduit à la formation de l’élément 5 à partir de l’élément 1. d- Reconstituer à l’aide d’un schéma de synthèse les étapes de ce phénomène. 2) Afin de comprendre le rôle des testicules dans la fonction reproductrice, on a réalisé des expériences sur deux lots de souris : lot 1 et lot 2. Les expériences sont résumées dans le document 2. Expériences Résultats - régression des caractères 1/ destruction par les rayons X des cellules de la zone sexuels secondaires Lot 1 B (voir document 1) - stérilité - maintien des caractères Lot 2 2/ destruction par les rayons X des cellules de la zone sexuels secondaires. A (voir document 1) - Stérilité Document 2 À partir de l’analyse des résultats de ces deux expériences et de vos connaissances, expliquer le rôle de la zone A et de la zone B. IILe fonctionnement de l'appareil reproducteur mâle est sous contrôle hormonal. Des Website : www.TakiAcademy.com observations suggèrent l'existence d'interactions entre les testicules et l'hypophyse antérieure. Les graphes ci-dessous (documents 3, 4 et 5) montrent les résultats de dosages sanguins réguliers, durant 24 heures, de LH et de testostérone chez des souris. Document 3 : Souris adulte normale Document 4 : Souris adulte, six semaines après castration Document 5 : Souris castrée porteur d'un implant sous-cutané libérant des doses régulières de testostérone. 1) A partir de l’analyse des documents 3, 4 et 5 ; Website : www.TakiAcademy.com - Dégager le mode de sécrétion de ces deux hormones (LH et Testostérone). - Dégager les relations entre les testicules et l’hypophyse. 2) A l’aide d’un schéma récapitulatif et en utilisant les données de I et II, vous résumez la régulation endocrinienne de la fonction reproductrice mâle. Website : www.TakiAcademy.com EXERCICE N°10 On se propose de dégager les relations fonctionnelles bilatérales entre les testicules et le complexe hypothalamo-hypophysaire à partir des résultats des expériences suivantes. 1) Expérience 1 : Un jeune rat mâle subit l’ablation d’un seul testicule (hémicastration). Le graphe du document 1 décrit la variation observée de la concentration sanguine de testostérone. On constate par ailleurs une hypertrophie du testicule restant. Concentration moyenne de testostérone (ng Document 1 Hémicastration Analysez le graphe du document 1 en vue de proposer une hypothèse expliquant l’hypertrophie du testicule restant. 2) Expérience 2 : Afin de vérifier cette hypothèse, on pratique l’ablation de l’hypophyse d’un rat mâle. Cette pratique entraîne chez ce rat : • une atrophie de ses testicules, • une diminution du volume de sa prostate, des vésicules séminales (caractères sexuels primaires), • et une régression des caractères sexuels secondaires. Website : www.TakiAcademy.com L’information tirée à partir de l’analyse de cette expérience permet – elle de confirmer l’hypothèse précédente ? 3) Expérience 3 : Afin de préciser la nature des différentes relations entre hypophyse, testicules et caractères sexuels primaires, on réalise des expériences récapitulées dans le tableau suivant : Injections régulières de testostérone Injections régulières d’extraits hypophysaires Résultats Rat A : Hypophysectomisé et castré Rat B : Hypophysectomisé et castré Rat C : Hypophysectomisé Oui Non Non Non Oui Oui Rétablissement des caractères sexuels primaires et secondaires Pas de rétablissement des caractères sexuels primaires et secondaires Rétablissement des testicules et des caractères sexuels primaires et secondaires Analysez méthodiquement (comparativement) les résultats de ces expériences en vue de dégager les différentes relations entre les organes mentionnés dans l’expérience. 4) Expérience 4 : Chez un rat mâle, la castration et l’injection de testostérone modifient considérablement les concentrations plasmatiques moyennes de LH (d’origine hypophysaire) comme l’indique le graphe du document 2. Website : www.TakiAcademy.com Document 2 Exploitez les données du document 2 en vue de préciser la relation entre la testostérone et la LH. 5) En intégrant les conclusions précédentes, complétées par certaines de vos connaissances, élaborez un schéma simplifié et fonctionnel montrant les relations bilatérales entre l’hypophyse, les testicules, et les organes annexes. Website : www.TakiAcademy.com Takiacademy.com © 2018
