Le système nerveux
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25 Biologie 30 Unité 4 : Les systèmes animaux Biologie 30 Unité 4 : les systèmes animaux Deuxième partie -Le système nerveux -Le système endocrinien -Le système reproducteur Le système nerveux Références: Biologie 12, Blake et coll, chapitre 5, 2003, Éd. Chenelière-McGraw/Hill Les enjeux de la biologie, Briggs, chapitre 27, 1994 ,Éd. Chenelière Biologie, Campbell,2004, chapitre 48, Éd. ERPI Lecture suggérée : «Les enjeux de la biologie» Briggs, p. 589 à 595 Comparaison de différents systèmes nerveux L’étoile de mer possède des nerfs radiaires reliés à un anneau nerveux. Le planaire possède deux cordons nerveux reliés par des commissures. Il possède aussi une cupule optique et un ganglion cérébral en guise de cerveau. La salamandre possède une moelle épinière, des ganglions sensoriels et un encéphale. Le vertébré, possède un système nerveux central, un système nerveux périphérique et un encéphale assez gros. Comparaison de la complexité de l’encéphale L’humain possède le système nerveux le plus complexe parmi tous les organismes sur terre. Cette structure est le fruit de millions d’années d’évolution en partant de systèmes très simples comme celui des vers plats jusqu’au système très complexe de l’humain. 26 Biologie 30 Unité 4 : Les systèmes animaux Un encéphale simple comprend des cellules nerveuses qui servent à coordonner les réactions pour répondre à certains stimuli. L’évolution de la complexité de l’encéphale des vertébrés montre les tendances suivantes : -Il y a une augmentation de la grosseur de l’encéphale par rapport au reste du corps. -Il y a une augmentation de la taille relative pour la région de l’encéphale jouant un rôle dans les aptitudes mentales supérieures. Ces aptitudes comprennent la capacité d’apprendre et de résoudre des problèmes. Cette région de l’encéphale est appelée cerveau. source des images: http://www.lecerveau.mcgill.ca/flash/index_d.html Comparons la complexité des encéphales de quelques vertébrés. Les poissons et les reptiles possèdent un encéphale qui est petit et dont le cerveau n’est qu’une petite partie de celui-ci. Les vertébrés plus complexes comme le chat et le chimpanzé possède un encéphale ayant le cerveau comme partie dominante. Chez les humaines, la taille du cerveau est très grande et le cerveau couvre presque tout l’encéphale. L’encéphale de l’humain comprend le cerveau, le cortex cérébral, le cervelet, le bulbe rachidien et la moelle épinière. Bref tout ce qui est à l’intérieur de la boîte crânienne. Biologie 30 Unité 4 : Les systèmes animaux Le neurone L’unité fonctionnelle et structurale du système nerveux est le neurone. 27 Un neurone est muni du corps cellulaire, d’un axone, de dendrites (qui sont les points auxquels l’influx passe d’un neurone à un autre), d’un noyau qui correspond au noyau du neurone et des terminaisons de l’axone. Tu peux voir ces structures sur l’image cidessous. Source de l’image : http://www.lecerveau.mcgill.ca/flash/index_d.html Les dendrites reçoivent les influx et les transportent jusqu’au corps cellulaire qui contient le noyau. L’axone transporte les influx hors du corps cellulaire. Il existe trois types de neurones : -Neurones sensitifs : transmettent les influx à l’encéphale et à la moelle épinière. -Neurones moteurs : transmettent les influx hors de l’encéphale et de la moelle épinière. -Inter neurones : relie les influx entre les neurones sensitifs et moteurs. http://www.ac-amiens.fr/academie/pedagogie/svt/info/logiciels/animneuro/index.htm http://www.collegenotre-dame.qc.ca/biologie/sysnerveux/index.htm Trajet de l’information à travers le système nerveux : Biologie 30 Unité 4 : Les systèmes animaux Mouvement volontaire : 28 Exemple : attraper une balle : zone visuelle du cerveau (ou cortex cérébral) cervelet tronc cérébral moelle épinière nerf moteur muscles attrape la balle (ou mouvement) nerf sensitif (ou événement sensoriel) moelle épinière cerveau source de l’image : http://www.lecerveau.mcgill.ca/flash/index_d.html Mouvement involontaire : Exemple: ta main touche un objet très chaud : stimulus (objet chaud) récepteur (peau) neurone sensitif moelle épinière ou tronc cérébral (analyseur) neurone moteur (transmet la décision) effecteur (main) réponse Biologie 30 Unité 4 : Les systèmes animaux Source de l’image : http://www.lecerveau.mcgill.ca/flash/index_d.html Q uick Tim e™ et un dé com pr ess eur G I F son p our vis ualsi er ce tt t re equ im isage . Attention !!! Dans le cas d’un mouvement involontaire c’est-à-dire un réflexe, l’information ne va pas jusqu’au cerveau tandis que pour une action volontaire, l’influx nerveux se rend jusqu’au cerveau. Voir une image légendée de la moëlle épinière au lien suivant: http://www.infovisual.info/03/024_fr.html Qu'est-ce qu'une synapse? C’est le point de rencontre entre un neurone et une cellule cible qui peut être un autre neurone ou toute autre cellule du corps. Source de l’image : http://www.lecerveau.mcgill.ca/flash/index_d.html Comment se fait la transmission de l'influx nerveux? 29 Biologie 30 Unité 4 : Les systèmes animaux 30 Il faut savoir que l'influx nerveux est en fait un message électrique formé par un échange d'ions à travers la membrane plasmique. Pour fonctionner, le système repose sur un potentiel Électrique. L’influx nerveux est une substance chimique appelée neurotransmetteur. Va voir une image de l’influx nerveux : http://www.infovisual.info/03/040_fr.html (il y a aussi une petite animation à voir lorsque tu sélectionnes l’icône «film») Le lien suivant te permet de visualiser une synapse : http://www.accreteil.fr/svt/Media/Med1S/Synapse/synapse.htm D'où vient ce potentiel électrique? Pour chaque cellule du corps, il existe une différence de charges ioniques entre les deux côtés de la membrane plasmique (cytoplasme habituellement plus négatif) = potentiel Électrique = potentiel de membrane À l'intérieur de la cellule (=dans le cytoplasme) le potentiel = 0 = potentiel de repos Toutes les cellules ont une différence de potentiel,mais seules certains types de cellules comme les cellules nerveuses peuvent activement le modifier = cellules excitables 31 Biologie 30 Unité 4 : Les systèmes animaux Le potentiel de membrane opère grâce à des Échanges entre cations (ions positifs), habituellement le sodium (Na+) et potassium (K+) et des anions (ions négatifs) = chlore (Cl-) et d'autres substances chargées négativement que nous représentons par le symbole A- Fonctionnement des neurones Lors d’un stimulus qui excite le neurone, les canaux membranaires s’ouvrent et les ions sodium (Na+) entrent dans la cellule. L’extérieur de la cellule devient négatif par rapport à l’intérieur, il y a inversion des charges que l’on appelle dépolarisation. L’influx se propage sous la forme d’une onde de dépolarisation et la membrane se repolarise dès que l’onde est passée. Principe du tout ou du rien Les neurones obéissent au principe du tout ou du rien ce qui signifie qu’il n’y a pas d’entre les deux. Le neurone est soit au repos, soit stimulé (produit un influx nerveux). Va au lien suivant pour voir une image et une animation de l’influx nerveux dans les neurones : http://www.infovisual.info/03/040_fr.html Le système nerveux de l’homme Lecture suggérée : «Les enjeux de la biologie» Briggs, p. 589 à 595 32 Biologie 30 Unité 4 : Les systèmes animaux Le système nerveux est un système fort complexe qui tient sous sa dépendance toutes les fonctions de l’organisme. Il se comporte de centres nerveux, qui sont chargés de recevoir, d’intégrer et d’émettre des informations et de voies nerveuses qui sont chargées de conduire ces informations. Savais-tu que ton cerveau est le quartier général du système nerveux central ? Le cerveau, tout comme le coeur, est un organe important. Sans lui, on ne pourrait pas bouger, réfléchir, apprendre, comprendre, manipuler, regarder, respirer, manger, etc. Comme tu peux le voir, le cerveau est impliqué dans tous les actions que tu entreprends que ce soit volontaire ou non. Savais-tu que plus de 10 milliards de cellules transmettent et reçoivent des messages desparties de l’organisme ? Il est plus performant qu’un ordinateur dernier cri. Avec les ordinateurs, il y a toujours des pépins. Mais en ce qui concerne le cerveau, il est remarquable. Sa vitesse de transmission des messages dépasse largement celle des ordinateurs. Le cerveau contrôle toutes nos pensées et la plupart de nos mouvements. Même s'il ne représente que 2 % du poids total du corps, il consomme 20 % de l'énergie produite. Système nerveux Système nerveux central (SNC) (encéphale et moelle épinière) Système nerveux périphérique (SNP) ( nerfs et lignes de communication entre SNC et l’organisme) Voie sensitive Système nerveux autonome (SNA) (involontaire) Voie motrice Système nerveux somatique (volontaire) Système nerveux sympathique Système nerveux parasympathique (régit les fonctions internes – stress) (régit les fonctions interne – repos) Je vais expliquer davantage mon réseau de concepts. Tu peux le comparer à un réseau de transmission de l’électricité. Le système nerveux se divise en système nerveux central (SNC) et système nerveux périphérique (SNP). Le SNC se retrouve dans ton cerveau tandis que le SNP est le transporteur des influx nerveux émis par le cerveau (SNC). De plus, le SNP se divise en 2 voies : -Voie sensitive : qui est composée de fibres nerveuses qui transportent les influx nerveux provenant des récepteurs sensoriels disséminés dans l’organisme vers le SNC. Biologie 30 Unité 4 : Les systèmes animaux -Voie motrice : est formé de fibres nerveuses motrices. La voie motrice peut être volontaire ou involontaire et on leur donne des noms précis comme autonome et somatique. Source de l’image : http://www.lecerveau.mcgill.ca/flash/index_d.html Va voir le lien suivant pour une autre image du système nerveux : http://www.infovisual.info/03/038_fr.html Schéma interactif système nerveux : http://www.servicevie.com/02Sante/Corps_humain/corpshumain.cfm (sur le côté, on peut sélectionner des parties spécifiques du système nerveux) Le cerveau 33 Biologie 30 Unité 4 : Les systèmes animaux Source de l’image : http://www.lecerveau.mcgill.ca/flash/index_d.html Aussi tu peux aller voir d’autres images sur le cerveau (vue latérale) : http://www.infovisual.info/03/042_fr.html Ou coupe sagitale : http://www.infovisual.info/03/043_fr.html Tu dois être en mesure de nommer les structures du cerveau et de les identifier sur une image. À l’aide du site, tu relier les noms aux parties correspondantes sur cette image du cerveau (utilise différentes couleurs) Source de cette animation : http://www.lecerveau.mcgill.ca/flash/index_d.html 1) Le tronc cérébral représente le centre du cerveau. 34 Biologie 30 Unité 4 : Les systèmes animaux 35 2) Le bulbe rachidien est la partie inférieure du tronc cérébral et sert de site de connexion entre le cerveau et la moelle épinière. Il contient de nombreux centres nerveux chargés de la régulation des fonctions fondamentales involontaires comme le rythme cardiaque, la respiration ou la température corporelle. Le bulbe ne mesure que 2,5 cm de large, mais malgré sa petite taille, il a une fonction essentielle pour la transmission des influx nerveux entre la moelle épinière et les hémisphères cérébraux. 3) À l'avant du tronc cérébral, juste au-dessus du bulbe, se trouve une bande de fibres nerveuses appelée "protubérance" ou pont de Varole. La protubérance relie les moitiés droite et gauche du cervelet et sert de "pont" entre le cerveau, le cervelet et le bulbe rachidien. 4) Le cervelet est la structure bilobée à l'arrière du tronc cérébral. Il est chargé de la coordination des mouvements. Il reçoit les influx nerveux de tout le corps, en particulier des centres de l'équilibre situés dans l'oreille interne, traite ces informations et envoie des signaux de régulation aux neurones moteurs du cerveau et de la moelle épinière. 5) L'hypothalamus est un petit noyau de neurones situé à la base du cerveau. Il a un rôle important, car il est responsable de nombreuses fonctions, comme le sommeil et l'éveil, les pulsions sexuelles, la soif et la faim. Il contrôle également l'activité endocrinienne de l'organisme en assurant la régulation de l'hypophyse, et joue un rôle important dans les émotions, la douleur et le plaisir. 6) L’hypophyse (ou glande pituitaire) est une petite glande en forme de pois attaché à l’hypothalamus. Elle sécrète des hormones chargées de la régulation des autres glandes endocrines et du contrôle de la croissance, de la reproduction et de nombreuses réactions métaboliques. 7) Les hémisphères cérébraux constituent la partie la plus importante du cerveau. Ils sont le siège de la raison et de la créativité. Ils sont divisés en quatre parties ou lobes : le lobe frontal, le lobe occipital, le lobe pariétal et le lobe temporal. Les lobes du cerveau : - Le lobe occipital est situé à l'arrière des hémisphères, près de l'os occipital du crâne. Il contient les centres responsables de la vision. - Le lobe pariétal est situé dans la partie moyenne du cerveau. Il reçoit les informations relatives au toucher et à l'orientation spatiale. - Le lobe temporal est situé sur le côté, près de l'os temporal. Il contient les centres de l'audition, du goût et de la mémoire. - Le lobe frontal est situé dans la partie antérieure (avant) des hémisphères cérébraux, c’est-à-dire justes derrière le front. Il est responsable de la coordination motrice volontaire. Il contient les centres chargés du contrôle musculaire, mais aussi des mouvements rythmiques coordonnés de la tête et de la gorge, comme ceux consistant à mâcher, lécher ou avaler. Le lobe frontal contient également les centres de la pensée, de la mémoire, du raisonnement et des associations. Selon certains chercheurs, il serait également le siège de la personnalité. Biologie 30 Unité 4 : Les systèmes animaux 36 À l’aide du site, identifie les 4 principaux lobes du cerveau et colorie-les de couleurs différentes. Source de l’animation : http://www.lecerveau.mcgill.ca/flash/index_d.html Suggestion d’activité : pour ceux qui possèdent le livre «Les enjeux de la biologie», Briggs, 1994 (ISBN 2-89310-134-8) Répondre aux questions suivantes :révision du chapitre 27 p. 612 no. 1, 3, 4, 5,6, 7, 9, 13, 14,16 et 20. Activité sur le système nerveux (en téléchargement) Le système endocrinien Réf: «Biologie 12»,Blake et coll., 2003, chapitre 6 Lecture facultative : «Les enjeux de la biologie », Briggs, chapitre 27 (p. 602 à 611) 37 Biologie 30 Unité 4 : Les systèmes animaux Le système endocrinien est responsable de la production et de la régulation des hormones. Par exemple, on sait que chez la femme il y a production d'hormones qui permettent le contrôle du cycle menstruel. Ainsi, lorsque l'oestrogène est libérée par le follicule en croissance, elle inhibe à son tour la production de FSH qui permet au processus folliculaire de se produire. C'est un exemple du processus de rétroaction négative dont sont responsables les hormones. La sécrétion d'une hormone entraîne le ralentissement de la production d'une autre hormone. Dans les prochains paragraphes, nous verrons comment les hormones fonctionnent et comment elles constituent un mécanisme de régulation du corps humain. La structure générale des hormones. Le système endocrinien contrôle la production d’hormones dans le corps. Il est formé de glandes et de tissus. Les hormones sont très importantes pour réguler la plupart des organes et tissus du corps. Elles sont des substances chimiques qui circulent dans le sang et sont acheminées vers les organes ou les tissus cibles. On peut comparer le système endocrinien à un réseau de communication interne complexe. Son rôle est de surveiller les changements de l’environnement interne du corps à tout moment de la journée. Le système endocrinien joue un rôle très important dans le maintien de l’homéostasie car il régule les processus physiologiques comme la fréquence cardiaque, la tension artérielle, la reproduction, les réactions immunitaires aux infections, les émotions, la croissance et le développement général du corps. Ce ne sont que quelques exemples de la régulation faite par le système endocrinien. La sécrétion et la production des hormones varient en fonction de la stimulation par d’autres hormones, le système nerveux, les concentrations de certains constituants du sang comme le sel et le glucose. Les composants du système endocrinien Les glandes suivantes : l’hypophyse, la thyroïde, les parathyroïdes, les surrénales, l’épiphyse, le thymus, le pancréas et les tissus reproducteurs (ovaires et testicules) forment le système endocrinien. Certains organes comme le foie, la peau, les reins et certaines parties du système digestif et du système circulatoire produisent aussi des hormones en plus de leurs autres fonctions physiologiques. Il existe deux types de glandes : exocrines et endocrines. Les glandes exocrines libèrent leurs sécrétions dans un conduit ou canal. Quelques exemples de glandes exocrines sont les glandes sudoripares (sueur), les glandes salivaires (salive) et les glandes lacrymales (larmes). Les glandes endocrines ne possèdent pas de conduits ou canaux et sécrètent leurs hormones directement dans le sang. Ces hormones agissent directement dans les tissus et organes du corps. Biologie 30 Unité 4 : Les systèmes animaux 38 Le terme «hormone» a été proposé par le physiologiste anglais Ernest Henry Starling en 1908. Celui-ci a défini les hormones comme des «messagers chimiques» qui transportent des instructions ou des signaux à un ou plusieurs organes ou tissus éloignés du corps. Ces signaux amorcent un processus biochimique spécialisé dans l'organe cible. La plupart des hormones sont des protéines ou des lipides nommés stéroïdes. Les concentrations d’hormones dans le sang sont très petites (autour de 10 -12 mol/L). On peut donner comme comparaison une goutte d’huile (hormone) dans une piscine (corps). Malgré leur faible quantité dans le sang, cela est suffisant pour réguler les différents systèmes du corps en agissant sur les cellules cibles. L'influence de la glande hypophysaire (appelée aussi glande pituitaire) sur les processus corporels et sur d'autres glandes. Le rôle des hormones est de provoquer un effet dans une partie du corps comme les tissus ou les organes. Elles sont produites par des glandes endocrines comme la thyroïde et le pancréas. La figure ci-dessous montre l'emplacement des glandes endocrines chez l'humain. Certaines de ces glandes, comme l'hypophyse, secrètent différentes sortes d'hormones. En général, les hormones sont des protéines ou des lipides qu'on nomme stéroïdes. C'est l'hypothalamus qui est responsable du déclenchement de la production d'hormones. Il envoie des facteurs qui entrent en contact avec une glande endocrine et permet la libération des hormones de celles-ci. 26 Biologie 30 Unité 4 : Les systèmes animaux Hypothalamus Hypophyse Glande tyroïde et glandes parathyroïdes (4) Thymus Pancréas Glandes surrénales (2) Testicule (homme) Ovaire (femme) Les hormones sont transportées aux tissus ou organes cibles par le système circulatoire. Des protéines dans le sang s'attachent aux hormones et les transportent à l'endroit dans le corps qui les demande. Chaque tissu reconnaît les hormones qui lui sont spécifiques aux moyens de signaux chimiques. Les cellules des tissus possèdent des sites récepteurs qui sont spécifiques aux sites d'attachement des hormones. C'est le principe de la clé et de la serrure (mécanisme des enzymes et du substrat). 27 Biologie 30 Unité 4 : Les systèmes animaux Voici un résumé du rôle de l'hypothalamus Il sécrète l’hormone antidiurétique et l’ocytocine (qui sont emmagasinées et sécrétées par la neurohypophyse). Rôle : régule les sécrétions de l’adénohypophyse. (ou lobe postérieur de l’hypophyse) Cible les organes suivants : -Utérus (ocytocine agit sur les muscles lors de l’accouchement) -Glandes mammaires (ocytocine) -Reins (hormone antidiurétique) (ou lobe antérieur de l’hypophyse) Régule les organes suivants : -Glandes cortico-surrénales -Glande Thyroïde -Testicules -Glandes mammaires (prolactine) -Ovaires -Os et tissus (hormone de croissance Image modifiée à partir d’une image tirée de : http://biodidac.bio.uottawa.ca/ Relation entre l'insuline et la régulation du niveau de sucre sanguin par le corps dans les deux formes de diabète. Il existe deux types de diabète; le diabète sucré et le diabète insipide. L'insuline est sécrétée par les cellules bêta () et le glucagon par les cellules alpha () du pancréas. Ces hormones ont pour but de contrôler le niveau de glucose dans le sang. Le niveau de glucose doit toujours être stabilisé afin de répondre à la demande en sucre des cellules. Le rôle de l'insuline est d'abaisser le niveau de sucre lorsque celui-ci devient trop élevé. Le glucagon a pour objectif d'élever le niveau de sucre lorsque celui-ci devient trop bas. 28 Biologie 30 Unité 4 : Les systèmes animaux Le diabète sucré résulte d'une sécrétion insuffisante d'insuline par le pancréas, pour des raisons qui ne sont pas encore claires. Les cellules sont incapables d'absorber le glucose de façon efficace. Les cellules satisfont leurs besoins énergétiques en consommant les protéines et les lipides. Il en résulte aussi que l'excès de glucose est excrété avec l'urine avec une importante quantité d'eau, ce qui provoque la déshydratation chez les personnes atteintes de diabète sucré. Ces conditions amènent un affaiblissement de l'organisme qui est plus sensible aux maladies. De plus, on remarque souvent que des dépôts de tissus adipeux obstruent les vaisseaux sanguins des personnes atteintes de diabète. Le diabète est souvent la cause de problèmes cardiaques. Pour contrôler la maladie, les diabétiques doivent s'injecter de l'insuline ou recevoir des médicaments. Depuis qu'on a identifié l'absence d'insuline comme étant responsable du diabète sucré, la production d'insuline sur une base commerciale est importante. Pendant plusieurs années, on a utilisé l'insuline des bovins. Depuis le début des années quatre-vingt, la technologie de l'ADN recombinant est utilisée en introduisant un gène producteur d'insuline chez des bactéries. Le nombre de personnes atteintes de diabète insipide est beaucoup moins élevé que le nombre de personnes atteintes de diabète sucré. Il faut aussi spécifier que les deux formes de diabète sont très différentes. La personne souffrant de diabète insipide sécrète en grande quantité une hormone nommée antidiruétique (ADH). Cette hormone amène une augmentation de la quantité d'eau dans le corps. Les personnes atteintes de diabète insipide ont toujours soif et ont une urine diluée. Ces personnes peuvent recevoir des injections de vasopressine qui aide à contrôler les symptômes, ce qui leur assure une vie normale. Pour en savoir plus sur le diabète, tu peux consulter le lien suivant : http://www.servicevie.com/02Sante/Cle_des_maux/D/maux52.html Tu peux aller faire le questionnaire sur le diabète, à l’adresse suivante : http://www.servicevie.com/02Sante/Questionnaires/Question08072002/question08072002. html Test :Quels sont vos risques de souffrir de diabète : http://www.servicevie.com/02Sante/Test_medical/Test12022001/test12022001.html Les principales glandes endocrines et leurs fonctions Hypophyse Située à la base du cerveau, l’hypophyse (ou glande pituitaire) exerce une action de régulation sur d’autres glandes en sécrétant différentes hormones. 29 Biologie 30 Unité 4 : Les systèmes animaux Thyroïde Située à la face antérieure du cou et formée de deux lobes, la thyroïde est l’une des plus grosse glande de l’organisme. Elle exerce une action de régulation sur la consommation des aliments – glucides ou hydrates de carbone, lipides ou matières grasses, et protéines dans l’organisme. Glandes parathyroïdes Situées habituellement derrière le lobe latéral de la thyroïde, ce sont les plus petites glandes de l’organisme. Elles exercent une action de régulation sur le calcium et le phosphore. Pancréas Situé derrière l’estomac, le pancréas sert l’appareil digestif et le système endocrinien. Il produit du glucagon et de l’insuline, deux hormones qui aident à maintenir le taux sanguin de glucose (sucre) par l’entremise du foie. Glandes surrénales Situées le long des deux reins, une partie de ces glandes sécrète un mélange d’hormones, dont de l’aldostérone et de la cortisone, exerçant une action de régulation sur le métabolisme et l’équilibre acido-basique. Une autre partie de ces glandes sécrète de l’adrénaline, hormone qui aide l’organisme à répondre à diverses agressions ou situations de stress en exerçant une action stimulante sur le cœur et en augmentant la pression sanguine. Glandes génitales Ces glandes comprennent les ovaires et les testicules qui sécrètent l’œstrogène, la testostérone et les autres hormones qui confèrent les caractéristiques sexuelles secondaires. L’œstrogène naturel Hormone exerçant une action de régulation sur le développement et le fonctionnement de l’appareil reproducteur. L’œstrogène de synthèse Substance fabriquée par l’homme et produisant les mêmes effets dans l’organisme que l’œstrogène d’origine naturelle. L’œstrogène de synthèse se retrouve à la fois dans des produits chimiques industriels et dans des produits pharmaceutiques. 30 Biologie 30 Unité 4 : Les systèmes animaux L’œstrogène environnemental Substance produisant les mêmes effets dans l’organisme que l’œstrogène naturel. Se retrouve dans l’eau ou les aliments sous la forme aussi bien de produits industriels que de substances d’origine naturelle dans les plantes. Activité sur les glandes (schéma à compléter et indiquer les rôles des principales glandes étudiées). Qu’est ce que l’hypoglycémie ? http://www.servicevie.com/02Sante/Cle_des_maux/H/maux61.html Troubles thyroïdiens : http://www.servicevie.com/02Sante/Cle_des_maux/T/maux96.html Le système reproducteur Références : «Biologie 12»,Blake et coll, 2003, éd. Chenelière-McGraw/Hill «Biologie», Campbell, 1995, éd. ERPI Comparaison de la fertilisation externe et la fertilisation interne La fécondation externe et la fécondation interne sont les deux principaux modes de fécondation apparus au cours de l'évolution. Ils sont des mécanismes de reproduction sexuée. Chaque mécanisme possède ses propres caractéristiques adaptées au milieu et au comportement. Dans la fécondation externe, les oeufs sont libérés par la femelle et fécondés par le mâle dans le milieu externe (c’est-à-dire à l’extérieur du corps de la femelle) Ex : les poissons. Il n’y a aucun contact physique dans ce type de fécondation. Dans la fécondation interne, le sperme est déposé à l'intérieur (ou près) du système reproducteur de la femelle, et l'union des spermatozoïdes et des ovules se fait à l’intérieur de la femelle. Il doit y avoir un contact physique entre les deux sexes. Ex : les mammifères. La fécondation externe a besoin d’un milieu humide pour avoir lieu car sinon les œufs peuvent se dessécher et s’autodétruire au soleil. Les organismes aquatiques comme les poissons femelles pondent leurs œufs dans la rivière et sont ensuite fécondés par le mâle. 31 Biologie 30 Unité 4 : Les systèmes animaux Il n’y a pas de contact physique et il faut une certaine coordination entre les spermatozoïdes et les ovules (œufs) pour que la fécondation ait lieu. Le processus de reproduction est déclenché par la photopériode , les saisons ou la température. Les gamètes sont libérés ce qui déclenche la production de phéromones qui attirent l’individu de l’autre sexe. La fécondation interne nécessite une collaboration pour rendre l'accouplement possible. Le système reproducteur est plus complexe. La femelle possède un réceptacle pour recevoir les spermatozoïdes du mâle et un autre pour assurer le développement du zygote. Le mâle doit posséder des organes copulateurs pour libérer les spermatozoïdes. La fécondation externe produit habituellement un très grand nombre de zygotes, mais très peu survivent. La fécondation interne produit moins de zygotes qui seront protégés et bénéficieront de soins de leurs parents. L’embryon est protégé par les voies génitales de la femelle puisque c’est l’endroit où il se développe . Description de la fertilisation du ver de terre: Les Vers plats (embranchement des Plathelminthes) sont des hermaphrodites (c’est-à-dire qu’ils ont les deux sexes) dotés de systèmes reproducteurs extrêmement complexes. Le ver plat possède une partie mâle et une partie femelle. La partie mâle produit des spermatozoïdes dans les testicules qui sont ensuite entreposés dans les vésicules séminales. Il possède un pénis appelé aussi cirre. La partie femelle possède des ovaires et un utérus où aura lieu la fécondation de l’ovule et le début du développement du zygote. La copulation s’effectue de façon réciproque ce qui signifie que chaque partenaire féconde l’autre. La fécondation peut se faire par l’insertion du pénis dans le vagin ou par fécondation hypodermique où les spermatozoïdes sont introduits dans les tissus via le pénis et migrent ensuite jusqu’au système reproducteur femelle. Comparaison de l'oeuf amniotique des reptiles et celui des oiseaux avec les structures qui se forment dans l'utérus d'une femelle mammifère enceinte. De nombreuses espèces d'animaux terrestres pondent des oeufs capables de résister à un milieu hostile. Les œufs de poissons et des amphibiens sont enrobés d’un revêtement gélatineux qui permet l’échange de gaz comme le CO2 et l’eau. Les œufs des oiseaux et des reptiles sont entourés d’une coquille rigide constituée de sels de calcium et d’une protéine analogue au collagène qui a pour rôle d’empêcher la perte d’eau et les dommages physiques. D’autres animaux conservent l’embryon dans les voies génitales de la femelle au lieu de sécréter une coquille autour de l’œuf. C’est le cas des mammifères dont leurs embryons se développent dans un utérus contenant un placenta relié au système circulatoire de la 32 Biologie 30 Unité 4 : Les systèmes animaux mère. L’embryon se développe entièrement à l’intérieur de l’utérus et absorbe les nutriments directement du système circulatoire de la mère. Avantages et inconvénients de la reproduction sexuée et asexuée Reproduction asexuée: c'est lorsqu'un individu unique crée des descendants qui lui sont génétiquement identiques. Tous les animaux génétiquement identiques et provenant d'une même lignée constituent un clone. De nombreux invertébrés se reproduisent par scissiparité, c'est-à-dire en formant de nouveaux individus qui se détachent des individus existants, ou bien en se scindant en deux ou plusieurs descendants de taille égale (ex: les anémones de mer). Un autre type de reproduction asexuée est le bougeonnement. Dans ce type de reproduction, le nouvel individu se forme à partir de l'organisme du premier. (ex: les coraux se reproduisent de cette façon). La fragmentation est un autre type de reproduction asexuée: le corps se dissocie en plusieurs morceaux, et chacun devient un adulte complet (ex: les vers de terre). La reconstitution des organes fragmentés doit se faire par régénération pour que le processus fonctionne. La reproduction asexuée permet d’obtenir plusieurs descendants en peu de temps. C’est un processus avantageux lorsque le milieu de vie est stable et propice à ce type de reproduction. Seuls les génotypes qui sont fructueux se perpétuent par ce type de reproduction. Reproduction sexuée: dans ce type de reproduction, deux individus produisent des descendants dont les gènes proviennent d'une combinaison de ceux des deux parents. Chez les animaux, la reproduction sexuée s'effectue par la fusion de deux gamètes haploïdes, qui forment un zygote diploïde. Le gamète femelle, ou ovule (oeuf non fécondé) est habituellement une grosse cellule immobile. Le gamète mâle, ou spermatozoïde, est généralement une petite cellule flagellée très rapide. Il faut deux sexes pour ce type de reproduction. La reproduction sexuée augmente la variabilité génétique des descendants parce qu'elle forme des combinaisons uniques à partir des gènes provenant de deux parents. Les descendants ont donc des phénotypes variés ce qui favorise le succès de ce type de reproduction. Schéma pour illustrer la reproduction sexuée et asexuée : 33 Biologie 30 Unité 4 : Les systèmes animaux Sexuée Asexuée image Biodidac Anatomie du système reproducteur chez la femme Lecture facultative : «Les enjeux de la biologie» , chapitre 32, 1994, éd. Chenelière Dans cette partie, je vais te donner les schémas des organes génitaux femelle et mâle. Tu dois être en mesure de les identifier et de les nommer. Anatomie du système reproducteur féminin. 34 Biologie 30 Unité 4 : Les systèmes animaux Trompe de Fallope Utérus Col de l’utérus Ovaire Vessie Rectum Urètre Anus Clitoris Vagin Petite lèvre Grande lèvre Image tirée de Biodidac (a été modifié de l’original, une légende a été ajoutée) Schéma à compléter sur l’appareil reproducteur féminin (téléchargeable) Image sur les organes génitaux féminins : http://www.infovisual.info/03/063_fr.html (il y a une animation sur la fécondation lorsque l’on clique sur l’icône «film» de cette page). L’appareil reproducteur féminin produit des ovules, permet à l’œuf fécondé de se développer en un fœtus qui donnera naissance à un bébé. Les principaux organes de l'appareil reproducteur féminin sont les ovaires, l'utérus, le vagin, et les trompes de Fallope. Les organes génitaux externes comprennent les grandes lèvres, les petites lèvres et le clitoris. L'ovule produit par les ovaires contient l'information génétique que la mère transmet au futur bébé. Ovaires : 35 Biologie 30 Unité 4 : Les systèmes animaux -Les ovaires, glandes génitales femelles ou gonades, sont les organes lobulaires responsables de la maturation et de la production des ovules. -Les ovaires sont situés de chaque côté de la cavité abdominale et sont reliés aux trompes de Fallope et au bord supérieur externe de l'utérus par les ligaments utéroovariens. -Les ovaires produisent un ovule mature environ une fois tous les vingt -huit jours, un phénomène appelé ovulation. Le follicule contenant l'ovule à maturité bourgeonne à la surface de l'ovaire et libère l'ovule qui transite ensuite dans la trompe de Fallope. Si l'ovule est fécondé, le follicule de De Graaf se transforme en corps jaune. Si l'ovule n'est pas fécondé, le follicule dégénère et s’élimine avec la menstruation. Outre la maturation des ovules, les ovaires ont aussi pour fonction de produire des hormones sexuelles femelles (œstrogène et progestérone). Développement de l’ovule à l’intérieur de l’ovaire : Follicule Ovaire Expulsion de l’ovule (dans la trompe de Fallope) Corps jaune Rupture du follicule image : Biodidac (une légende a été ajoutée) Trompes de Fallope : -Les trompes de Fallope (également appelées trompes utérines) sont des conduits qui transportent l'ovule vers l'utérus. Le revêtement de cils de chaque trompe crée un courant qui achemine l’ovule vers l’utérus. Le spermatozoïde fertilise l’ovule pendant que celui-ci descend dans la trompe de Fallope. Vagin : -Le vagin est un canal qui s'étend entre le col de l'utérus et les organes génitaux externes, se terminant dans le vestibule du vagin. -Les parois du vagin sont recouvertes d'une muqueuse. Les parois musculaires et fibreuses du vagin sont capables de se dilater de façon considérable pendant l'accouchement. Le vagin sert d’entrée au pénis en érection, qui dépose le sperme au cours de l’acte sexuel. L’orifice vaginal est entouré d’une membrane appelée l’hymen qui peut parfois fermer l’orifice. Il en résulte un écoulement de sang lors du premier rapport sexuel. Utérus : 36 Biologie 30 Unité 4 : Les systèmes animaux -L'utérus, dans lequel se développe le foetus, est un organe creux (il a la grosseur d’une poire), à paroi épaisse, constitué de deux parties: le corps de l'utérus dans la partie supérieure et le col, plus étroit, qui s'ouvre dans le vagin situé au-dessous. Le col de l’utérus constitue l’entrée et la sortie de l’utérus. Le revêtement de l’utérus est appelé endomètre. Il est riche en vaisseaux sanguins qui apportent des nutriments au fœtus en cours de développement. L’endomètre est touché par les changements hormonaux qui ont lieu au cours du cycle menstruel. Trompe de Fallope Utérus Col de l’utérus Ovaire Vagin Ligament Vulve : Ce terme désigne l’ensemble des organes sexuels externes de la femme. On y retrouve les grandes lèvres (replis de peau externe recouvert de poils), les petites lèvres (replis interne de peau), le clitoris (tissus érogène qui joue un rôle important dans l’excitation sexuelle) et les glandes de Bartholin (lubrifient l’ouverture du vagin lors de l’excitation sexuelle). Schéma de la vulve : 37 Biologie 30 Unité 4 : Les systèmes animaux Pubis Méat urinaire Clitoris Grandes lèvres Orifice vaginal Petites lèvres Glandes de Bartholin Rectum image : Biodidac Seins (organe extérieur présent chez l’homme et la femme mais fonctionnant chez la femme seulement) -Les seins, ou glandes mammaires, sont des glandes hémisphériques qui recouvrent les muscles du thorax. - Le développement des seins est habituellement le premier signe de la puberté chez les jeunes filles. Chez les jeunes filles nord-américaines et européennes, les seins se développent à l'âge de 11 ans en moyenne, mais ils peuvent déjà apparaître à 9ans, ou seulement à 13 ans. Ils atteignent leur taille définitive au début de l'âge adulte. Image de l’intérieur du sein : http://www.infovisual.info/03/064_fr.html LES HORMONES SEXUELLES FEMELLES: La puberté est déclanchée par l’hypothalamus, qui envoie un signal à l’hypophyse qui commence à sécréter l’hormone folliculostimuline (FSH) qui stimule la production des cellules sexuelles et l’hormone lutéinisante (LH) qui stimule l’ovulation et la production d’hormones sexuelles. En général, la concentration de ces hormones augmente graduellement entre 8 et 12 ans. Au début de l’adolescence, elle augmente brusquement. Ces hormones stimulent le développement de caractères sexuels secondaires femelles, entre autres le développement des seins, la pousse des poils dans la région génitale et sous les bras, l’élargissement des hanches et une augmentation de la graisse corporelle. CYCLE MENTRUEL : Les hormones sexuelles suivent un cycle. La période de libération d’un ovule coïncide avec des changements qui rendent l’utérus réceptif à l’ovule fertilisé. En général ce cycle menstruel dure environ 28 jours, mais il varie entre 20 et 45 jours et peut différer d’un mois à l’autre. 38 Biologie 30 Unité 4 : Les systèmes animaux Le cycle menstruel est régulé par l’hypothalamus. Ce dernier excrète des gonadolibérines qui stimulent la libération de folliculostimuline et d’hormone lutéinisante par l’adénohypophyse. L’ovaire est composé de follicules qui sont des groupes de cellules contenant un seul ovule. À la naissance, la femme possède environ deux millions de follicules dont environ 400 atteindront la maturité pendant sa vie reproductrice. Voir les figures ci-dessous, c'est un résumé du cycle menstruel chez la femme Fluctuation des concentrations de gonadotrophines et des hormones ovariennes : Cycle ovarien : Jour :5 10 Phase folliculaire 14 20 25 28 Phase lutéale Développement du follicule –ovulation –corps jaune (se désintègre jusqu’à la menstruation) Allez voir l’animation du cycle menstruel sur le site web du cours. Les images sont tirées de cette animation. (source www.vecteur.ca) Allez voir la muqueuse utérine. Le cycle commence avec l’écoulement menstruel pour les 5 premiers jours et les concentrations de LH, FSH, d’œstrogène et de progestérone sont relativement constantes. 39 Biologie 30 Unité 4 : Les systèmes animaux La phase folliculaire du cycle ovarien s’étend du 6 e au 14e jour du cycle Vers la fin de cette période, les concentrations de LH et d’œstrogène augmentent tandis que celles de la FSH diminuent. (Cette diminution de la FSH est pour empêcher la maturation de plusieurs follicules à la fois). La FSH favorise la maturation du follicule dans l’ovaire qui lui-même libère de l’œstrogène. L’œstrogène stimule la libération de LH et fait augmenter l’épaisseur de la muqueuse utérine. Au jour 14, les concentrations de LH, FSH et d’œstrogène forment un pic, atteignant ainsi leur point culminant. Le follicule se rompt et libère l’ovule, c’est l’ovulation. La dernière phase du cycle est la phase lutéale qui s’étend du 15 e au 28e jour. Les concentrations de LH, FSH et d’œstrogène diminuent graduellement. Le follicule se transforme en corps jaune qui libère de la progestérone. La progestérone prépare l’utérus à recevoir l’ovule fécondé en continuant d’épaissir la muqueuse utérine et en bloquant l’effet de la LH. Si l’ovule n’est pas fécondé, le corps jaune se désagrège et la concentration de progestérone diminue et c’est l’écoulement menstruel qui fait recommencer le cycle. Les règles ou menstruations commencent à la puberté (généralement entre 13 et 15 ans). Elles sont généralement irrégulières au début puis se stabilisent. La quantité de sang émis est faible les premiers jours, puis varie ensuite de 20 à 70 ml. La durée du saignement varie d'un sujet à l'autre, pouvant aller de 2 à 8 jours, voire plus. La pilule anticonceptionnelle La pilule est constituée d’un mélange d’hormones synthétiques : de l’œstrogène et de la progestérone. Ces hormones maintiennent les concentrations d’œstrogène et de progestérone élevées dans le sang pour empêcher l’hypophyse de sécréter les hormones LH (lutéinisante) et FSH (folliculo-stimuline). Cela a pour conséquence d’annuler la production d’un ovule par les ovaires. La pilule se vend dans une petite boîte contenant 21 comprimés d’œstrogène et de progestérone et 7 comprimés de farine. Les menstruations se produisent deux jours après la fin des 21 comprimés d’hormones. Le cycle est de 28 jours. La pilule contraceptive : http://www.servicevie.com/02Sante/Questionnaires/Question21022000/quest21022000.html Fécondation de la femme (conception) Une fois le sperme déposé dans le vagin de la femme, les spermatozoïdes remontent l'utérus jusqu'à la trompe de Fallope, où l'un d'entre eux fécondera l'ovule. (Les spermatozoïdes prennent environ 30 minutes pour atteindre la partie supérieure de la trompe de Fallope). L'oeuf fécondé, ou zygote, descend le long de la trompe de Fallope et s'attache à la paroi de l'utérus, un cheminement qui prend environ trois jours. C'est là que, durant la grossesse, l'oeuf fécondé sera nourri et se transformera en un embryon et, plus tard, en un foetus. Une fois son développement achevé (après 9 mois environ), les contractions musculaires (travail) expulseront le foetus. Voici quelques images explicatives : 40 Biologie 30 Unité 4 : Les systèmes animaux Les spermatozoïdes arrivent par le vagin et se dirigent vers les trompes de Fallope. Les spermatozoïdes entourent l’ovule et un seul va réussir à pénétrer dans l’ovule pour le féconder. Développement du zygote après 2 jours : 41 Biologie 30 Unité 4 : Les systèmes animaux L’implantation dans l’utérus se fait après 7 jours : source : http://www.lecerveau.mcgill.ca/flash/index_d.html Allez voir l’animation sur le site du cours pour toutes les étapes de la fécondation jusqu’à l’implantation dans l’utérus. GROSSESSE ET NAISSANCE : On appelle grossesse ou gestation, le fait de porter un embryon dans l’utérus. Ce phénomène suit la conception, c’est-à-dire la fusion du noyau de l’ovule avec celui du spermatozoïde, et se poursuit jusqu’à la naissance du nouveau-né. La grossesse dure en moyenne 266 jours (38 semaines) à partir de la conception, ou 40 semaines à partir du début du dernier cycle menstruel. La grossesse est divisée en trois trimestres (3 périodes de 3 mois). Les changements les plus importants pour la mère et le bébé se produisent pendant le premier trimestre. Il comprend la fécondation, la segmentation (division cellulaire), l’implantation de l’embryon et l’organogenèse (formation des organes) qui est complète à huit semaines. On appelle l’embryon fœtus à partir de 8 semaines. La mère subit des changements causés par l’embryon qui sécrète des hormones qui signalent sa présence et exercent une régulation sur le système reproducteur de la mère. Le placenta se développe, l’utérus augmente de 42 Biologie 30 Unité 4 : Les systèmes animaux volume. Il y a arrêt de l’ovulation et du cycle menstruel. Le fœtus fabrique le placenta qui est collé à l’endomètre de l’utérus. Le sang du fœtus circule dans le placenta sans se mélanger avec le sang de la mère (le sang de la mère circule dans l’endomètre de l’utérus). Tu peux aller voir au lien suivant, les étapes de la segmentation d’un ovule fécondé : http://www.infovisual.info/03/067_fr.html Pendant le premier mois, le cœur, l’encéphale et les poumons apparaissent. Le cœur commence à battre au vingt-cinquième jour. Au deuxième mois commence le développement des mains, des doigts, des pieds et des orteils. Il est possible de déterminer le sexe du bébé dès la fin du troisième mois. Au cours du deuxième trimestre, le fœtus grossit rapidement pour atteindre une taille de 30 cm en plus de commencer à bouger. À ce stade, l’utérus a grossi suffisamment pour que la grossesse devienne évidente. Durant le troisième trimestre, le fœtus croît rapidement et peut atteindre une masse de 3 à 3,5kg et une longueur de 50cm. La masse du fœtus a triplé. Pendant le huitième mois, il peut ouvrir les yeux et bouge beaucoup. Au neuvième mois, il se tourne pour se préparer à l’accouchement. L’accouchement, ou parturition, résulte d’une série de contractions fortes et rythmiques de l’utérus que l’on appelle «travail». Le premier signe indiquant la préparation à l’accouchement est la perte des eaux ou rupture de l’amnios (sac amniotique). Il faut alors se rendre à l’hôpital. Pendant le travail, diverses hormones entrent en jeu pour la régulation des contractions de l’utérus. La période de travail peut durer 12 h au premier accouchement et diminuer à 7h aux autres accouchements. Une des principales hormones est l’ocytocine qui contrôle les contractions utérines. Chaque contraction augmente les stimuli sur les récepteurs de pression et entraîne une plus grande sécrétion d'ocytocine. Cette boucle de rétroaction positive se termine par la naissance du bébé qui est la phase d’expulsion. L’expulsion dure entre 5 et 60 minutes. C’est la tête du bébé qui se présente en premier et qui est le plus difficile à expulser. Le reste du corps suit sans difficulté. Après la sortie du bébé, l’utérus se contracte encore pendant une quinzaine de minutes pour permettre au placenta de se détacher de l’utérus. La succion du nourrisson sur les mamelons de la mère amorce le réflexe d'allaitement. Ce réflexe déclenche la sécrétion d'ocytocine. L’ocytocine stimule les contractions des muscles lisses des canaux mammaires provoquant l'expulsion du lait par les glandes mammaires. Va voir une image de la grossesse au lien suivant : http://www.infovisual.info/03/068_fr.html En choisissant l’icône film de cette page, tu peux voir le développement du fœtus jusqu’à l’accouchement. 43 Biologie 30 Unité 4 : Les systèmes animaux image : Infovisual Ce qui est à surveiller pendant la grossesse L’alimentation est très importante pour la santé du bébé et de la mère. La femme enceinte doit manger ses trois repas par jour et prendre des collations selon son appétit. Une alimentation variée et équilibrée fournira à la femme enceinte et au futur bébé tout ce qu’il a besoin pour être en santé. Le calcium , le fer et les protéines sont des éléments essentiels à la construction des tissus du futur bébé. Certains virus comme le sida, la rubéole, la varicelle, la rougeole, l’encéphalite et la poliomyélite peuvent causer des dommages à l’embryon et au fœtus si la mère est exposé à ceux-ci. Il faut absolument éviter les contacts avec les personnes infectées avec ces virus. Les médicaments, les drogues et l’alcool peuvent aussi nuire à la croissance de l’embryon ou du fœtus. Le bébé peut naître avec un poids plus bas, des problèmes respiratoires ou digestifs ou dépendants des drogues consommées par la mère. L’exercice est très important pour la femme enceinte. Cela améliore les capacités respiratoires et cardiaques et maintient la femme en meilleure forme ce qui facilitera l’accouchement. L’exercice aide à réduire les malaises éprouvés durant la grossesse. Voir les films TFO suivants : «Encyclopédie des sciences et des techniques» Émissions de 3minutes -Régulation hormonale -Formation des gamètes -Stérilité -Fécondation in vitro -Dév. Embryonnaire -Puberté -Amniocentèse -Pilule -Naissance -Echographie -Croissance et développement 44 Biologie 30 Unité 4 : Les systèmes animaux Pour ceux qui veulent en savoir plus sur le système reproducteur de la femme, consultez les liens suivants : Fausse-couche : http://www.servicevie.com/02Sante/Infirmiere/Infirmiere03072001/infirmiere03072001b.ht ml Ménopause : http://www.servicevie.com/02Sante/Cle_des_maux/M/maux82.html Syndrome prémenstruel : http://www.servicevie.com/02Sante/Sante_femmes/Femmes07022000/femmes07022000. html Troubles menstruels :http://www.servicevie.com/02Sante/Cle_des_maux/T/maux31.html L’anatomie du système reproducteur masculin Voyons une image pour identifier les structures. Vessie 45 Biologie 30 Unité 4 : Les systèmes animaux Canal déférent Vésicule séminale Prostate Coccyx Urètre Pénis ou corps caverneux Canal éjaculateur Gland du pénis Glande de Cowper Prépuce Epididyme Testicule Scrotum Schéma à compléter sur le système reproducteur masculin (en téléchargement) L'appareil génital masculin est chargé de générer, de stocker et de transporter le matériel génétique contenu dans les cellules sexuelles mâles, ou spermatozoïdes. Les principaux organes sont les testicules, les épididymes, les canaux déférents, le canal éjaculateur, l'urètre, et le pénis. Les organes annexes sont les glandes bulbo-urétrales (glandes de Cowper), la prostate et les vésicules séminales. Les spermatozoïdes contiennent les chromosomes, portant le matériel génétique, qui s'associeront à ceux de l'ovule (produit par l'appareil génital féminin) pour former un embryon ou zygote humain. Les testicules sont les organes principaux du système reproducteur masculin. Ils produisent les spermatozoïdes à l’intérieur de conduits appelés tubules séminifères contournés et les stockent ensuite dans les épididymes jusqu’à l’éjaculation qui les expulsent. 46 Biologie 30 Unité 4 : Les systèmes animaux Les testicules ont la forme d'un oeuf d'environ 2,5 centimètres de large et 3,8 centimètres de long. Ils sont situés à l'extérieur de la cavité abdominale, et sont protégés par une poche cutanée appelée scrotum. La température du scrotum est inférieure de 2 oC du reste du corps. Cette différence de température est une condition indispensable à la formation de spermatozoïdes viables. Caractéristiques et les rôles des organes qui composent l’appareil masculin Épididymes Les épididymes sont des canaux longs et fins dont la fonction est le stockage des spermatozoïdes nouvellement formés. Ils sont situés dans le scrotum, le long de chaque testicule. Les spermatozoïdes demeurent dans ces épididymes en forme de virgule jusqu'au moment de l'éjaculation et seront éjectés dans le canal déférent. (Il faut environ 20 jours aux spermatozoïdes pour traverser les 6m de canalicules formant chaque épididyme) Vésicules séminales Les deux vésicules séminales assurent la sécrétion d’environ 60% du volume total du sperme. C’est un liquide visqueux, jaunâtre,alcalin (basique), contenant du fructose (un sucre qui sert de source d’énergie pour les spermatozoïdes) et du mucus (lubrifiant des conduits). Les deux vésicules ressemblent à de petites poches bulbeuses situées juste au-dessus de la prostate. Le sperme est le mélange des spermatozoïdes et des sécrétions des cinq glandes. Prostate La prostate est la plus grosse glande annexe. Elle a la forme d’un beignet. Elle sécrète un liquide laiteux qui est déversé dans l'urètre au moment de l'excitation sexuelle. Ce liquide représente 25% du volume du sperme. Il contient aussi des nutriments destinés aux spermatozoïdes . Chez les hommes de plus de 40 ans, il y a parfois apparition de problèmes de la prostate comme le cancer qui est une maladie courante chez l’homme. Lorsque détecté à temps, il peut être traité par médication ou par chirurgie. Glandes bulbo-urétrales ou glandes de Cowper Ce sont deux petites glandes (de la grosseur d’un petit pois) situées sous la prostate et près du bulbe du pénis. Elles sécrètent un liquide clair et alcalin (basique) qui entraîne les spermatozoïdes libérés avant l’éjaculation. Cette alcalinité permet de réduire l'acidité des sécrétions vaginales qui autrement provoqueraient la destruction (mort) des spermatozoïdes. Un homme éjacule entre 2 et 5ml de sperme qui contient 50 à 130 millions de spermatozoïdes/ml. Le sperme est composé de 60% de sécrétions des vésicules séminales, 25% des sécrétions de la prostate. Le reste (25%) comprend les spermatozoïdes et les sécrétions des glandes de Cowper. Canal déférent Le canal déférent est un tube qui s’unit à l’urètre sous la vessie. Il permet le transport des spermatozoïdes sortant de l’épididyme qui seront mélangés avec les liquides sécrétés par les cinq glandes du système reproducteur masculin. Canal éjaculateur 47 Biologie 30 Unité 4 : Les systèmes animaux Le canal éjaculateur est un petit tube situé juste au-dessus de la prostate. C'est là que se rejoignent les canaux déférents et les vésicules séminales. Il assure le transport des spermatozoïdes à travers la prostate vers l'urètre. Corps caverneux du pénis L'urètre part des vésicules séminales, traverse les corps caverneux du pénis et se termine à l'extrémité du gland. Le corps caverneux est composé de tissus spongieux qui se remplit de sang au moment de l'excitation sexuelle. Lorsque le sang remplit ce tissu (car il ne peut sortir), le pénis s'agrandit et se durcit, processus que l'on appelle érection. L'érection facilite le transport du sperme dans le vagin de la femme lors de l'éjaculation. Gland du pénis Le gland est l'extrémité renflée du pénis. Le gland est recouvert d'un repli cutané lâche appelé prépuce que l'on excise chez certains nouveau-nés pour des raisons religieuses. L'ablation du prépuce est connue sous le nom de circoncision. Bio-info : Qu’est-ce que la vasectomie? La vasectomie est une intervention chirurgicale qui coupe le canal déférent au niveau du scrotum. Cela se fait sous anesthésie locale. Cela a pour conséquence qu’il n’y a plus de spermatozoïdes dans le sperme. C’est un moyen de contraception irréversible. Va voir au lien suivant une autre image des organes génitaux de l’homme : http://www.infovisual.info/03/065_fr.html LA FORMATION DES SPERMATOZOÏDES Les testicules sont formés de tubules séminifères qui sont des tubes longs (peuvent avoir jusqu’à 250m de long) et spiralés. La formation des spermatozoïdes ou spermatogénèse a lieu dans les tubes séminifères. C’est un processus continu (24h sur 24) qui débute à la puberté et se termine à la mort. Dessin d’un spermatozoïde : 48 Biologie 30 Unité 4 : Les systèmes animaux Acrosome Tête Partie intermédiaire (mitochondries) Flagelle source : Biodidac STRUCTURE DU SPERMATOZOÏDE : La structure du spermatozoïde est adaptée à sa fonction. La tête est épaisse et contient un noyau haploïde (23 chromosomes) recouvert d’une structure appelée l’acrosome. Sur l’acrosome il y a des enzymes qui permettent au spermatozoïde de pénétrer dans l’ovule. Derrière la tête du spermatozoïde on retrouve plusieurs mitochondries (partie intermédiaire) qui fournissent l’ATP (énergie) nécessaire au mouvement de la queue (appelée aussi flagelle). Image d’un spermatozoïde : http://www.infovisual.info/03/066_fr.html Intérieur du testicule : 49 Biologie 30 Unité 4 : Les systèmes animaux Canal déférent Tubule séminifère Épididyme Testicule Scrotum source de l’image : Biodidac Chaque tubule séminifère est tapissé de cellules en division (méïose), où les spermatozoïdes sont continuellement produits et libérés. Ces tubules contiennent les cellules de Sertoli, qui ont pour rôle de supporter, réguler et nourrir les spermatozoïdes en cours de développement. Après leur formation, les spermatozoïdes se déplacent vers l’épididyme où ils atteignent leur maturité et deviennent mobiles QUE CE PASSE-T-IL LORS DE L’EXCITATION SEXUELLE? Lors de l’excitation sexuelle, le pénis se remplit de sang. Le sang ne peut en sortir, ce qui cause une érection. Les spermatozoïdes sortent de l’épididyme, traversent le canal déférent et se mélangent à un liquide formé des liquides sécrétés par les deux vésicules surrénales, la prostate et les deux glandes de Cowper. Ce mélange de spermatozoïdes et de liquide sécrété par les glandes est appelé liquide séminal ou sperme. Il entre dans l’urètre, le canal excréteur de la vessie, et est expulsé du corps. Chez l’homme, chaque éjaculation libère environ 400 millions de spermatozoïdes, et le même individu peut éjaculer tous les jours sans réduction notable de sa fécondité. 50 Biologie 30 Unité 4 : Les systèmes animaux LES HORMONES SEXUELLES MÂLES : Les caractéristiques sexuelles secondaires mâles (voix, pilosité, barbe, musculature et organes génitaux) se développent grâce à l’action de la testostérone. À la puberté, l’hypothalamus stimule l’hypophyse qui déclenche la sécrétion de l’hormone FSH (folliculo-stimuline) qui stimule la production de cellules sexuelles (spermatozoïdes) et de l’hormone LH (hormone lutéinisante) qui stimule la production des hormones sexuelles (testostérone). Hypothalamus Rétroaction négative de l’inhibine et de la testostérone sur l’adénohypophyse et de l’hypothalamus. Cela a pour effet de réguler la concentration de testostérone dans le sang. Adénohypophyse Testicule FSH LH LH Testostérone Production de spermatozoïdes Et de l’ihnibine Croissance des tissus, voix, pilosité Activité de révision sur le système reproducteur (en téléchargement) 51 Biologie 30 Unité 4 : Les systèmes animaux
