08/02/13 FONCTION LEYDIGIENNE ET SPERMATOGENESE I- - - - - - Introduction A. Rappels Axe gonadotrope : hypothalamus hypophyse Spermatogenèse : de la puberté → sénescence (développement continu) L’âge maternel le risque d’anomalie chromosomique (T21, T18) L’âge paternel aurait aussi un effet, surtout à partir de 50 ans : risque de pathologie épigénétique. Mais si le père est âgé et que l’ovocyte est jeune : il peut corriger. La fonction testiculaire est très affectée par son environnement, surtout pendant le développement fœtal : il faut que la t° extérieure soit de 2 à 3°C de moins que la température physiologique. B. Pathologie de la stérilité masculine Cryptorchidie +++ : absence de descente du testicule dans les bourses. Peut être vu à l’échographie in utero ou pendant l’examen clinique du NN à la naissance. Varicocèle donne des infertilités excrétoires Perturbateurs endocriniens (pesticides, métaux lourds, pollution) : affectent la fonction biologique et endocrine du testicule (ou de l’ovaire) : la fertilité masculine. Stress oxydant, activité mitochondriale (intense : dégage bcp de radicaux libres) : effets non désirables C. Rappel : histologie du testicule Testicule lieu de la spermatogenèse A la sortie du tube séminifère, le spz est ni mobile, ni fécond il faut acquérir la mobilité et la réaction acrosomique o Pourquoi fait-on des biopsies testiculaires si le spz n’est pas mature ? 1° On n’a pas besoin de mobilité pour les fécondations car on l’injecte directement dans l’ovocyte (microinjection) 2° On n’a pas besoin de réaction acrosomique : on a des milieux de cultures qui peuvent l’aider à le faire. Spermatogonies (gamètes) entourées essentiellement des de Sertoli ( de soutien) + de Leydig : nécessite un dialogue entre elles. La spermatogenèse, contrairement à la fonction ovarienne, dure de la puberté jusqu’à la mort et est une fonction continue (≠ cyclique chez la femme) D. Rappel : Embryologie 1 - Stade embryonnaire o Différenciation sexuelle testiculaire (testostérone) et régression des dériviés Müllériens (AMH) o Pathologie : ambiguïté sexuelle - Période fœtale (14ème semaine) o très importante de l’activité des de Leydig sous l’influence de l’HCG maternelle o Descente testiculaire / croissance pénis o Pathologies : cryptorchidie, micropénis Période néo-natale o Taux de testostérone similaire à celui de la puberté - - Période pré pubertaire o 2ème phase de prolifération et de différenciation des de Leydig o progressive de la testostérone o Développement des organes génitaux, des caractères sexuels secondaires, pilosité, libido, sexualité, spermatogenèse, os, muscle o Pathologies : impubérisme, eunuchisme, gynécomastie, infertilité - Période « andropause » (mid-life crisis) o de la testostérone Par atrophie des de Leydig Par insuffisance de l’axe hypothalamo-hypophysaire Par déclin des capacités de stéroïdogenèse o Pathologie : baisse de la libido, tr sexuels, dépilation, faiblesse musculaire, ostéoporose Rq : Il faut diagnostiquer de manière très précoce l’impuberté. Syndrome de Klinefelter très important de le repérer très tôt, car les patients ont une spermatogenèse au début biopsie testiculaire et conservation du sperme chez le jeune garçon. Rq : grand sportif : tirent sur leur réserve de souches : garde la forme. Le jour où ils arrêtent le sport : la condition physique dégringolent on ne peut pas récupérer. Rq : pour toute consultation de stérilité masculine ou féminine : on demande un dosage de la testostérone II- - La fonction Leydigienne A. La de Leydig Rôle important : de la testostérone, déclenche la spermatogenèse - Histologie o Sont des interstitielles, dans le tissu conjonctif lâche des espaces inter-tubulaires o Ressemble à des épithéliales : petites avec noyau concentré - Physiologie : o Sont des endocrines essentiellement : sécrète surtout l’hormone sexuelle mâle : la testostérone, qui diffuse dans le sang ainsi que dans le voisinage immédiat, sous le contrôle de l’axe gonadotrope. o La testostérone agit au niveau testiculaire pour activer la spermatogenèse, véhiculée dans le sang pour agir également sur d’autres organes, comme le cerveau. o Soumise à une vraie voie de signalisation - Voie de signalisation : 2 o Sous le contrôle de l’axe gonadotrope: LH sécrétée par l’hypophyse doit trouver son récepteur sur la de Leydig o o o o o - Si « bonne » LH : arrive sur le R mais R polymorphique anormal la LH ne joue pas son rôle Il faut que la LH et son R soient normaux La LH se fixe à son R : active la voie de signalisation qui passe par l’adényl cyclase avec production d’AMPc. Grâce à l’activité de la protéine kinase A : active le génome de la de Leydig transcription de gène responsable maturation de l’ARN traduction des ARN en protéine fonctionnelles dans le cytoplasme production de la testostérone. Pour que la de Leydig synthétise de la testostérone suite à l’activation, il lui faut de la matière 1ère : Lipoprotéine L qui reçoit le cholestérol (plus il y en a, plus on a de testostérone) Les canaux calciques doivent également s’activer Enzyme clé P450 dans la mitochondrie : une des causes majeure de pathologie cancéreuse. Au niveau thérapeutique, on peut mettre un système d’inhibiteur d’enzymes pour augmenter ou baisser la production de testostérone. Dysfonctionnements : o Mitochondrie : principale source d’énergie mutation du génome mitochondrial entraine des maladies mitochondriales mutations dans l’ADN mitochondrial qui peut entrainer un dysfonctionnement sur la voie de signalisation et la production de la testostérone. o Si la lipoprotéine qui doit recevoir le cholestérol est défaillante ou pas assez présente : ne capte pas assez de cholestérol moins de testostérone B. La testostérone - Sécrétion de testostérone o La production est commandée par la LH hypophysaire o Il existe un mécanisme de rétrocontrôle négatif incluant l’hypothalamus o La FSH hypophysaire agit sur les se Sertoli en provoquant la production dans ces dernières d’une protéine liant la testostérone : ABP (Androgen Binding Protein) o De cette façon, la testostérone peut être transportée par les de Sertoli dans la zone luminale et y être concentrée. o La testostérone est essentielle pour la spermatogenèse. o Elle est aussi transportée par le sang et la lymphe o Elle agit apparemment sur tous les tissus, en particulier sur le cerveau et les organes génitaux euxmêmes. - Rôles de la testostérone o Chez le fœtus (> 11ème semaine) : transformation des canaux de Wolff en voies génitales mâles o A la puberté : acquisition des caractères sexuels secondaires masculins o Chez l’homme adulte : Spermatogenèse dans les tubes séminifères Fonctionnement de l’appareil génital (érection et éjaculation) Maintien des caractères sexuels secondaires (barbe, voix, pilosité, physique..) Libido o Responsable (avec les hormones corticosurrénales) du déclenchement de la puberté et de la maturation des spz o Les interstitielles de Leydig acquièrent durant la puberté et sous l’influence de la LH hypophysaire (hormone lutéinisante) une « seconde jeunesse » o « La première jeunesse » des de Leydig se situant au moment du développement embryonnaire des testicules. Lien entre le taux de testostérone et la qualité du spermogramme La vitamine C active les mitochondries, passe par période de « chaleur » : effet indésirable stress oxydant III- Fonctions testiculaires 3 A. 2 fonctions étroitement liées - - Endocrine assurée par le compartiment des de Leydig o Sécrétion des androgènes testiculaires et d’E2 (œstradiol) o LH-dépendante (contraception : molécule qui se fixe que le R de la LH : bloque l’action et la production de la testostérone) Exocrine assuré par le compartiment des de Sertoli o Spermatogenèse et barrière hémato-testiculaire o FSH-dépendante et androgène-dépendante B. Axe gonadotrope / Feedback négatif - - Axe : hypothalamus / hypophyse / testicule La GnRH produite par l’hypothalamus arrive au niveau de l’hypophyse antérieur produit en retour la FSH et LH FSH : agit sur les souches et différenciées de la spermatogenèse et vont jouer un rôle sur la compétence de la de Sertoli LH : agit directement sur la production de la testostérone par les de Leydig FSH + LH : spermatogenèse - Rq : on peut bloquer ou accélérer la spermatogenèse en jouant sur l’hypothalamus / l’hypophyse ou la de Leydig. - Testostérone : rétrocontrôle sur l’hypothalamus pour la quantité de GnRH et/ou sur l’hypophyse pour la production de LH. Rq : une pseudotumeur des cellules de Leydig provoque une production excessive de testostérone C. La spermatogenèse - Généralité o = Totalité du développement = 74 jours : de la spermatogonie au spermatozoïde o Commence dans les testicules dans les tubes séminifères au début de la puberté par la méiose gamétique o Spz : haploïde à 23 chromosomes contenant soit X soit Y o La méiose dure environ 50 jours + 24 jours de maturation du spz. Spermatogonie : 46 (YX) chromosome, ronde Spermatocyte : ADN décondensé Spermatide : ronde, dernière de la spermatogenèse Si on les injecte dans un ovocyte ça ne fonctionne pas : même si on arrive à avoir un embryon très précoce, on n’a jamais de grossesse. Les spz sont non matures sur le plan épigénétique (n’ont pas traduit assez d’ARN paternel pour développer l’ovocyte) Si spermatide allongée : pseudo-spermatozoïde, qql cas de grossesse rare. o - Puis spermiogenèse : spermatozoïde dans la lumière du tube séminifère, avec tête / pièce intermédiaire / mitochondrie / flagelle. Les cellules de Sertoli servent de cellules nourricières. Régulation de la spermatogenèse o Régulation extrinsèque Essentiellement sous le contrôle de l’axe gonadotrope Hypothalamus : GnRH Hypophyse : FSH / LH 2 points de rétrocontrôle o Interactions locales somatiques de Leydig péri-tubulaire de Sertoli o Régulation du programme génétique des germinales → Lorsque la LH est fixée sur les cellules de Leydig, production de Testostérone via : Transcription : ARNm Traduction : enzymes fonctionnels après maturation, épissage 4 - Spermatogenèse et hormones o Testostérone intra-testiculaire initiation, maintien et ré initiation de la spermatogenèse o FSH : nécessaire à l’initiation à la spermatogenèse (nécessite qté minimale pour qu’il y est une action) o LH / testostérone intra-testiculaire / FSH : équilibre nécessaire pour une spermatogenèse qualitativement et quantitativement normale o o o - Post-traduction : transformation du cholestérol en testostérone LH arrive au niveau des de Leydig (petites ) : produit de la testostérone, qui va sur plusieurs cibles péri-tubulaire Rôle positif ou stimulant des de Sertoli ( de soutien) FSH arrive aux de Sertoli potentialisation de la LH et FSH activation de voie de signalisation (facteur de croissance / interleukines) La de Sertoli envoie des signaux à toute les de la gamétogenèse pour que cette méiose gamétique fonctionne correctement. Les premiers signaux vont vers la spermatogonie. Phénomène continu. Chaque vague recrutée va durer 74 jours (50 jours : spermatogenèse + 24 jours : spermiogenèse) Contrôle de la spermatogenèse o Les de Leydig fonctionnent en asynchronisme : certaines produisent de la testostérone, d’autres non, et doivent aussi se renouveler (et mourir : nécrose / apoptose) o L’APB (protéine de transport), transporte la testostérone jusqu’aux de Sertoli et au niveau des gamétiques. Si cette voie de production dysfonctionne déficience de transport de la testostérone perturbe la spermatogenèse (10-15% des hommes peuvent avoir une bonne testostérone mais une mauvaise spermatogenèse à cause d’une mutation sur le gène de l’APB) o Dialogue entre les de Leydig et de Sertoli Passe par des voies de signalisations compliquées Concerne essentiellement des facteurs de croissance et des interleukines Crée un rétrocontrôle par la elle-même LH arrive à la de Leydig IGF1 (Insulin Growth Factor 1)→ permet l’auto-activation de la cellule de Leydig TGF effet inhibiteur de la de Leydig La de Sertoli est capable de fabriquer de l’IGF1 pour aider la de Leydig à produire de la testostérone. Peut aussi envoyer de l’inhibin, marqueur de la fonction testiculaire des cellules de Sertoli. Si effondrée peut donner perturbation de la production de testostérone et de la spermatogenèse. La de Sertoli peut envoyer des facteurs (de croissance, TGF et interleukines) pour réduire la production de la de Leydig Les deux s’autocontrôlent et assurent la continuité de la spermatogenèse Si dérèglement : peut perturber la chaine de production de spz. Spermatogenèse : 1 méiose = 2 mitoses successives. Les perturbateurs endocriniens peuvent se substituer à la FH ou à la testostérone : infertilité - Méiose o Chez les animaux, la méiose est un processus se déroulant durant la gamétogenèse (spermatogenèse ou ovogenèse), càd durant l’élaboration des gamètes chez les espèces dites diploïdes : spermatozoïdes chez le mâle et les ovules chez la femme 5 o o NB : chez les végétaux, la méiose produit des spores qui, par mitose, produiront une génération haploïde (le pollen, mousses…) Dans les 2 cas, elle génère des haploïdes ( contenant n chromosomes) à partir de diploïdes (contenant 2n chromosomes), suivant un processus comprenant 2 divisions cellulaires successives. - Spermatogenèse : on part de à 46 chro (spermatogonie) pour arriver à une à 23 chromatides (spermatide) o Entre le spermatocyte et le spermatide : maturation essentiellement cytoplasmique o Spermatogonie Spermatocyte I Le Noyau change le volume Phase S de duplication de l’ADN o Spermatocyte I 2 Spermatocyte II : 1ère division de méiose Division réductionnelle à 1 chromosome à 2 chromatides o Spermatocyte II 2 Spermatide : 2ème division de méiose Division équationnelle à 1 chromosome à 1 chromatide - Spermiogenèse : passage de la spermatide ( ronde à 23 chromatides) au spermatozoïde (tête / pièce intermédiaire / flagelle) o Pas de production d’ARN après le stade spermatide o Différenciation de la spermatide ronde (très riche en mitochondrie pour la pièce intermédiaire) en spz allongé : Pièce intermédiaire : mitochondries pour la mobilité Tête : acrosome Flagelle Rq : La spermatogenèse est plus productive que l’ovogenèse - Perte de 2 globules polaires pdt l’ovogenèse 1 seul ovocyte - Spermatogenèse : 1 spermatogonie 4 spz 6 - Anomalies Spermatogenèse abortive Anomalie chromosomique (T21, T18, Sd de Turner, Sd de Klinefelter) Anomalie génétique, épigénétique, protéique Anomalie de maturation et de compétence Point de contrôle de la spermatogenèse : Apoptose forcée en G2, G1 Infertilité masculine : exploration de l’axe gonadotrope, sérologie, endocrinologie, sperme, génétique. Environnement testiculaire influencé par : - le milieu interne : les hormones, les infections, l’âge, les varicocèles… le milieu externe : la température, les médicaments, les radiations, le stress, les dommages physiques la génétique : translocations, délétions… l’épigénétique : centrosome, mitochondrie, chromatine… 7