sexe gonadique - Maitres Snv Jussieu Fr
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Péparation à l’agrégation La reproduction de l’Homme et des Mammifères Pr René Habert Responsable de la Spécialité de Master Reproduction et Développement d'Ile de France http://www.reprodev.fr et Directeur du Laboratoire de Développement es Gonades http://www-dsv.cea.fr/content/cea/d_dep/d_drr/d_segg/ INSERM U 967 / CEA / Université Paris 7 Centre CEA de Fontenay aux roses DSV-DRR BP 6 92 265 Fontenay aux Roses. France Tel : 01 46 54 94 99 Fax : 01 46 54 99 06 e-mail : [email protected] Secrétariat : Aurélie GOURET 01 46 54 98 66 [email protected] 1ère partie La différenciation sexuelle SEXE GENETIQUE (46 XX ou 46 XY) SEXE GONADIQUE (Ovaire ou Testicule) SEXE PHENOTYPIQUE ou SOMATIQUE ou CORPOREL Caractères sexuels primaires Organes génitaux internes Organes génitaux externes Caractères sexuels secondaires Dimorphisme sexuel (forme du corps, pilosité, calvitie précoce, glandes mammaires…) SNC et comportement sexuel Influence des parents et de la société SEXE DE L’ETAT CIVIL SEXE SOCIAL La différenciation sexuelle I - Du sexe génétique au sexe gonadique II - Du sexe gonadique au sexe somatique III - Anomalies de la différenciation sexuelle La différenciation sexuelle I - Du sexe génétique au sexe gonadique A - Mise en place du sexe gonadique Origine de l’ébauche somatique mésonéphros Canal de Wolff MESONEPHROS Tube neural Aorte Tubes mesonéphrétiques Cellules mésenchymateuses CRETE GENITALE Epithélium coelomique Tube digestif Coelome Coupe transversale d’embryon de souris de 10,5 jpc Schéma antéro-postérieur Origine des cellules germinales cavité amniotique cerveau allantoïde coeur cellules germinales primordiales vésicule vitelline Embryon de 8 j (souris) ou de 24 j (homme) aorta neural tube mesonephros gonocytes dorsal mesentery hintgut Primordial Germ Cells coelomic epithelia Ìndifferent gonad Stebler et al 2004 PGC 9,5 jpc Oct4ΔPE:GFP aorta neural tube mesonephros gonocytes dorsal mesentery hintgut Primordial Germ Cells coelomic epithelia Ìndifferent gonad ovary testis gonocyte aorta neural tube mesonephros gonocytes dorsal mesentery hintgut Primordial Germ Cells coelomic epithelia Ìndifferent gonad testis Sertoli cell gonocyte Leydig cell seminiferous cord ovary aorta neural tube mesonephros gonocytes dorsal mesentery hintgut Primordial Germ Cells coelomic epithelia Ìndifferent gonad testis gonocyte Leydig cell seminiferous cord ovary Peritubular cells Sertoli cell aorta neural tube mesonephros gonocytes dorsal mesentery hintgut Primordial Germ Cells coelomic epithelia Ìndifferent gonad gonocyte testis gonocyte somatic cell Leydig cell seminiferous cord ovary Peritubular cells Sertoli cell aorta neural tube mesonephros gonocytes dorsal mesentery hintgut Primordial Germ Cells coelomic epithelia Ìndifferent gonad gonocyte ovocyte testis gonocyte somatic cell Leydig cell seminiferous cord ovary Peritubular cells Sertoli cell aorta neural tube mesonephros gonocytes dorsal mesentery hintgut Primordial Germ Cells coelomic epithelia Ìndifferent gonad gonocyte ovocyte somatic cell follicle testis gonocyte Leydig cell seminiferous cord ovary Peritubular cells Sertoli cell Production testiculaire de testostérone Vie foetale Enfance Production ovarienne d’oestradiol Vie foetale Enfance Chronologie de la différenciation des gonades Principales étapes chez les mâles (M) et les femelles (F) Stade de développement chez la souris en (jpc*) Stade de développement chez l'homme en semaines pc Migration des cellules germinales dans la crête génitale 10 à 11 jpc 4 à 5 sem Différenciation des cordons séminifères (M) 11,5 jpc 6-7 sem Différenciation des cellules de Leydig (M) 12,5 jpc 7-8 sem Début de la prophase méiotique (F) 13,5 jpc 11 sem Début de la folliculogénèse (F) 3 jours après la naissance 14 sem * : jpc : jour post conception STEROIDOGENESE GAMETOGENESE C. péritub. C. Leydig C. Sertoli cordon séminifère gonocytes Testostérone Masculinisation prolifération et différenciation Fertilité Les deux fonctions du testicule foetal La différenciation sexuelle I - Du sexe génétique au sexe gonadique A - Mise en place du sexe gonadique B - Déterminisme génétique de la différenciation gonadique Principe : analyses de génétique humaine Corréler les défauts de la différenciation gonadique avec des anomalies génétiques Identification de gènes candidats La différenciation sexuelle I - Du sexe génétique au sexe gonadique A - Mise en place du sexe gonadique B - Déterminisme génétique de la différenciation gonadique 1 - Gènes de différenciation de la gonade sexuellement indifférenciée Premier principe : corrélation « phénotype sans gonades » (agénésie gonadique) et altération du génome Patients atteints du syndrome de Denys - Drash Phénotype - insuffisance rénale aigue - néphroblastome = tumeurs de Wilms - agénésie gonadique Génotype : mutation hétérozygote sur le chromosome 11d’un gène : le gène suppresseur de la tumeur de Willms : WT1 Deuxième principe : Coïncidence ≠ Causalité Nécessité de démontrer l’existence de liens fonctionnels. Souris KO WT1 : - / - : agénésie gonadique + / - : développement gonadique normal : la souris est moins sensible au dosage génique que l’espèce humaine. Autre gène identifié selon la même stratégie : SF1 (Steroidogenic Factor 1) sur K9 La différenciation sexuelle I - Du sexe génétique au sexe gonadique A - Mise en place du sexe gonadique B - Déterminisme génétique de la différenciation gonadique 1 - Gènes de différenciation de la gonade sexuellement indifférenciée 2 - Gènes de différenciation testiculaire Anomalies du caryotype hétérosomal 47, XXY 45, XO syndrome de Klinefelter (l’X supplémentaire est inactivé) syndrome de Turner triple X 47, XXX (les deux X supplémentaires sont inactivés) 47, XYY 45, YO létal hommes (différenciation de testicules) hypofertiles ou stériles car testicules peu ou pas fonctionnels, grande taille, gynécomastie, virilisation faible 1/700 hommes femme (différenciation d’ovaires) stérile car tous les follicules dégénèrent avant l’âge pubertaire, petite taille, pas de puberté femme (différenciation d’ovaires) 1/2700 femmes phénotype sexuel normal dans la majorité des cas, mais hypofertilité et débilité 1/800 femmes homme fertile, phénotype normal mais hypofertilité 1/500 hommes l'absence de X est incompatible avec le développement du zygote Y TDF Gonade sexuellement indifférenciée X ou autosome Présence du Y Absence du Y X ou autosome Testicule Ovaire Différenciation testiculaire Effet dominant du Y Hypothèse d’un gène initial de différenciation testiculaire porté par le Y TDF : Testis Determinating Factor Région pseudo autosomale bras court Yp TDF Région de TDF centromère AZFa AZFb Azoospermia Factors AZFc bras long Yq hétérochromatine TDF Le chromosome Y longueur 28 Mb Mécanisme de survenue des hommes XX et des femmes XY TDF X Y TDF X Y Échange terminal réciproque Homme XX Femme XY Fragments de chromosome Y présents chez des patients ayant une inversion sexuelle Hommes XX Femmes XY Région de TDF 5 20 30 40 100 160 kb Centromère Télomère boîte HMG Gène SRY (669 bp) Souris XX transgénique masculinisée par le Gène Sry XX Sry Organes génitaux externes et internes de type mâle XYtémoin Gènes anti - testis Gènes pro - testis SRY + SOX 9 + DAX 1 - Y - X ou autosome WNT 4 - D i f f é r e n c i a t i o n t e s t i c u l a i re Principaux gènes de différenciation testiculaire SRY: :Testis Sex determinating TDF DeterminatingRegion Factorof Y SOX::SRY SRYrelated relatedbox box SOX DAX DAX: :Dosage Dosagesex sexsensitive sensitiveAdrenal Adrenalhypoplasia hypoplasiacongenital congenitalon onthe theXXchromosoma chromosoma La différenciation sexuelle I - Du sexe génétique au sexe gonadique A - Mise en place du sexe gonadique B - Déterminisme génétique de la différenciation gonadique 1 - Gènes de différenciation de la gonade sexuellement indifférenciée 2 - Gènes de différenciation testiculaire 3 - Gènes de différenciation ovarienne Gènes anti - ovaire Gènes pro - ovaire Y SRY - ? Fox-L2 + - + X ou autosome ? + Différenciation ovarienne Principaux gènes de différenciation ovariennne Fox L2 : Forkhead box family L2 La différenciation sexuelle I - Du sexe génétique au sexe gonadique A - Mise en place du sexe gonadique B - Déterminisme génétique de la différenciation gonadique C - Déterminisme paracrine de la différenciation gonadique Fusion embryonnaire + Blastocyste XX Blastocyste XY Naissance d’une souris chimère Si la gonade contient < de 20% de cellules XY Si la gonade contient > de 40% de cellules XY testicule ovaire testicule cellules de Sertoli : XY toutes les autres cellules : XX ou XY Burgoyne 1995 SRY Cellules de Sertoli Facteurs paracrines Cellules de Leydig Facteurs autocrines Facteurs paracrines, ou juxtacrines Cellules péritubulaires Facteurs autocrines Cellules germinales Facteurs autocrines Déterminisme paracrine de la différenciation testiculaire chez les Mammifères ovary ovogonie ovocyte cellule somatique Destruction des cellules germinales Pas de formation des follicules Facteurs paracrines ou autocrines Facteurs paracrines Cellules germinales Cellules somatiques Contrôle paracrine de la différenciation ovarienne chez les Mammifères La différenciation sexuelle I - Du sexe génétique au sexe gonadique II - Du sexe gonadique au sexe somatique III - Anomalies de la différenciation sexuelle La différenciation sexuelle I - Du sexe génétique au sexe gonadique II - Du sexe gonadique au sexe somatique A - Différenciation des caractères sexuels primaires Ovaire Différenciation du tractus génital (tg) Vessie Trompe de Fallope Utérus FEMELLE Vagin Gonade Mésonéphros Canal de Müller Canal de Wolff Sinus urogénital Epididyme Vessie Canal déférent STADE INDIFFERENCIE Vésicule séminale MÂLE Cavité abdominale d'un foetus humain à environ 7 semaines de grossesse (sexe phénotypique indifférencié) Ovaire Différenciation du tractus génital (tg) Vessie Trompe de Fallope FEMELLE Utérus Vagin Gonade Mésonéphros Canal de Müller Canal de Wolff Epididyme Sinus urogénital Vessie Canal déférent MÂLE STADE INDIFFERENCIE Vésicule séminale Prostate Glande bulbo-urétrale Ebauche indifférenciée Différenciation mâle Différenciation femelle Canal de Wolff Formation de l’épididyme, du canal déférent et des vésicules séminales Régression Canal de Müller Régression Formation des trompes de Fallope, de l’utérus et du tiers supérieur du vagin Sinus uro-génital Formation de la prostate et des glandes bulbo-urétrale Formation des 2/3 inférieurs du vagin Différenciation des organes génitaux externes (oge) Repli uro-génital Epaississements labio-scrotaux Tubercule uro-génital sexuellement indifférencié Pénis Grandes Scrotum lèvres Petites lèvres Morphologie sexuelle d'un foetus humain à environ 7 semaines de grossesse Différenciation des organes génitaux externes (oge) Repli uro-génital Epaississements labio-scrotaux 11 Pénis Grandes Scrotum lèvres Tubercule uro génital (TUG) indifférencié Replis uro-génitaux Epaissements labio-scrotaux Différenciation mâle Pénis Scrotum Petites lèvres Différenciation femelle Petites lèvres Grandes lèvres Age du début des principales étapes de la différenciation du tractus génital et des organes génitaux externes Principales étapes foetus mâles (M) et femelles (F) Age du foetus murin en jours postcoïtum (jpc) Age du foetus humain en semaine post conception (sem) Régression des canaux de Müller (M) 14 jpc 8 sem Début de la masculinisation des organes génitaux externes (M) 16 jpc 10 sem Vésicules séminales (M) 16 jpc 10 sem Bourgeons prostatiques (M) 17 jpc 10 sem Régression des canaux de Wolff (F) 15 jpc 10 sem Expériences fondamentales de Jost Intervention chirurgicale in utero à un stade où le tg et les oge sont encore indifférenciés Différenciation du tg et des oge Castration d’un fœtus mâle Différenciation femelle Castration d’un fœtus femelle Différenciation femelle Greffe d’un testicule fœtal chez un fœtus femelle Différenciation mâle Ebauche corporelle sexuellement indifférenciée Présence d’hormones testiculaires Différenciation mâle Absence d’hormones testiculaires Différenciation femelle Effet dominant du testicule dans la différenciation des caractères sexuels primaires Nature des hormones testiculaire (A. Jost) Implant d’un cristal de testostérone chez un fœtus femelle Greffe d’un testicule fœtal chez un fœtus femelle Différenciation mâle du CW, du SUG et du TUG Maintien des CM Différenciation mâle du CW, du SUG et du TUG Régression des CM Interprétation Différenciation mâle du CW, du SUG et du TUG Hormone de type testostérone Testicule foetal Hormone différente de la testostérone : l’hormone anti-müllérienne (AMH) Régression des CM Cholestérol StAR et Complexe de coupure de la chaîne latérale du cholestérol (P450 scc) Corticoïdes 3ß-HSD (P450 C17) (P450 C17) 3ß-HSD Cortisol 17 OH Progestérone 17 OH Prégnénolone (P450 C17) (P450 C17) Aromatase 3ß-HSD Déhydroépiandrostérone (DHEA) Corticostérone Aldostérone Progestérone Prégnénolone Androstènedione oestrone Androgènes faibles Androgènes faibles Aromatase 5α-réductase Testostérone Dihydrotestostérone (DHT) 17ß oestradiol Oestrogènes Androgènes forts Voies de biosynthèse des stéroïdes Cholestérol Cellules de Leydig foetales StAR et Complexe de coupure de la chaîne latérale du cholestérol (P450 scc) 3ß-HSD Progestérone Prégnénolone (P450 C17) (P450 C17) 3ß-HSD 17 OH Progestérone 17 OH Prégnénolone (P450 C17) (P450 C17) 3ß-HSD Déhydroépiandrostérone (DHEA) Androstènedione Androgènes faibles Androgènes faibles 5α-réductase Testostérone Dihydrotestostérone (DHT) Androgènes forts Activité stéroïdogène des cellules de Leydig La 5 alpha-réductase transforme la testostérone en dihydrotestostérone (DHT) qui est le ligand bioactif. C'est la testostérone qui entraîne directement la réponse Testicule fœtal Cellule de Sertoli Cellule de Leydig Hormone antimullérienne Canaux de Muller REGRESSION Testostérone Testostérone Testostérone DHT DHT Sinus urogénital Tubercule urogénital MASCULINISATION MASCULINISATION Prostate Gldes bulbo-urétrales Pénis Scrotum Testostérone Canal de Wolff MAINTIEN ET MASCULINISATION Epididyme Canal déférent Vésicules séminales Contrôle endocrine de la différenciation du tractus génital et des organes génitaux externes mâles Ovaire fœtal = absence de testicule foetal Absence d’hormone antimullérienne Absence de testostérone Canaux de Muller Canal de Wolff Maintien et autodeveloppement femelle Trompes de Fallope Utérus 1/3 sup du vagin Regression spontanée Sinus urogénital Tubercule urogénital Autodeveloppement femelle Autodeveloppement femelle 2/3 inférieurs du vagin petites et grandes lèvres Contrôle endocrine de la différenciation du tractus génital et des organes génitaux externes femelles La différenciation sexuelle I - Du sexe génétique au sexe gonadique II - Du sexe gonadique au sexe somatique A - Différenciation des caractères sexuels primaires B - Différenciation des caractères sexuels secondaires Production testiculaire de testostérone Cellules de Leydig foetales Vie foetale Enfance Cellules de Leydig adultes Puberté Adulte Andropause Production ovarienne d’oestradiol Vie foetale Enfance Puberté Adulte Ménopause Ebauche corporelle sexuellement indifférenciée Présence de testostérone Présence d’oestrogènes Pas de stéroïdes sexuels Différenciation femelle Différenciation mâle Pas de puberté Aspect infantile conservé Rôle des gonades dans la différenciation des caractères sexuels secondaires La différenciation sexuelle I - Du sexe génétique au sexe gonadique II - Du sexe gonadique au sexe somatique III - Anomalies de la différenciation sexuelle La différenciation sexuelle I - Du sexe génétique au sexe gonadique II - Du sexe gonadique au sexe somatique III - Anomalies de la différenciation sexuelle A - Altérations sexe génotypique sexe gonadique La différenciation sexuelle I - Du sexe génétique au sexe gonadique II - Du sexe gonadique au sexe somatique III - Anomalies de la différenciation sexuelle A - Altérations sexe génotypique B - Altérations sexe gonadique o sexe gonadique sexe phénotypique o Pseudohermaphrodisme masculin XY Testicules Mais tractus génital et oge incomplètement masculinisés ou ± féminisés à la naissance. Origine : Défaut de la production ou de l’action des d’hormones testiculaires (testo ou AMH) pendant la vie foetale 1) Défauts androgéniques : 1er cas : Défaut de la production d’androgènes - mutations dans tous les gènes qui codent pour les enzymes de la voie de production de la testostérone : déficits jamais total Masculinisation ± incomplète du tractus oge ± ambigus Hypospadias 2ème cas : Défaut de la réceptivité aux androgènes : syndrome des testicules féminisants Cas d’un déficit total : Fœtus XY AMH testicules normaux testostérone Naissance Puberté Régression des C Müller Fille sans ambiguités testicules testostérone foie oestradiol Puberté féminine Détection du syndrome : pas de menstruations pas de pilosité pubienne Sans effet 2) Défauts de la production ou de l’action de l’AMH : le syndrome des canaux de Mûller persistants From Nathalie Josso La différenciation sexuelle I - Du sexe génétique au sexe gonadique II - Du sexe gonadique au sexe somatique III - Anomalies et perturbations de la différenciation sexuelle A - Altérations sexe génotypique sexe gonadique B - Altérations sexe gonadique o sexe phénotypique o C - Altérations sexe gonadique o sexe phénotypique o Pseudohermaphrodisme féminin XX Ovaires Mais tractus génital et oge ± masculinisés à la naissance Origine : Action d’androgènes pendant la vie foetale Cas du syndrome d’hyperplasie surrénalienne congénitale Cholestérol SURRENALES Prégnénolone 17 OH Prégnénolone Progestérone Corticoïdes 17 OH Progestérone Corticoïdes ) Déhydroépiandrostérone Androstènedione (DHEA) Androgènes faibles Androgènes faibles Testostérone Dihydrotestostérone (DHT) Androgènes forts oestrone 17ß oestradiol Oestrogènes Voies de biosynthèse des stéroïdes HYPOPHYSE - ACTH Cholestérol + Prégnénolone 17 OH Prégnénolone SURRENALES Progestérone Corticoïdes 17 OH Progestérone Corticoïdes ) Déhydroépiandrostérone Androstènedione (DHEA) Androgènes faibles Androgènes faibles Testostérone Dihydrotestostérone (DHT) Androgènes forts oestrone 17ß oestradiol Oestrogènes Voies de biosynthèse des stéroïdes Conclusion générale La différenciation sexuelle est un processus en cascade avec des possibilités d’erreurs à chaque étape qui sont des outils d’investigation mettant en jeu différents systèmes de contrôle de la différenciation (génétiques, épigénétiques, paracrines, endocrines)
