Chapitre IV La procréation

Chapitre IV La procréation
Leçon 1 : La différenciation du
sexe chez les Mammifères,
du génotype au phénotype.
I / Première étape : La formation
d ’un appareil génital sexuellement
indifférencié
= Stade phénotypique indifférencié
Chez l ’embryon humain, l ’appareil génital se
met en place à partir de la 5ème semaine de
vie embryonnaire.
Cavité amniotique
Embryon de
quelques
millimètres
Echographie d’une embryon de 5 semaines
Représentation schématique d'un embryon de Vertébré au
début de l'organogenèse, en coupe transversale.
Coupe transversale d'un foetus de veau (32j) montrant les
ébauches de gonades (crêtes génitales) On peut les distinguer (Go)
en formation sur le bord interne du rein embryonnaire (ou
mésonéphros, Mé).
Gonade
indifférenciée
Cavité
abdominale
Cellules germinales
Cellules somatiques
Canal de Müller
Uretère
(vers les
reins)
Peau
Appareil génital indifférencié
Canal de Wolff
Sinus uro-génital
(ébauche de la vessie et
de l ’urètre)
Ebauche de
l ’appareil génital
externe
de l ’embryon humain, entre 5 et 7 semaines
II/ Deuxième étape : Différenciation
des gonades (testicules ou ovaires) :
Du sexe génétique au sexe gonadique
1) Les principales transformations
•Chez l ’embryon humain masculin
La différenciation des gonades commence
entre la 7ème et la 8ème semaine.
Livre : doc 1 p.272
Dans les ébauches de
testicules, on observe :
•La formation de cordons
testiculaires contenant :
*des cellules germinales
ou spermatogonies
*des cellules somatiques,
les cellules de Sertoli.
•Autour des cordons, se
développe le tissus interstitiel
composé des cellules de
Leydig.
Différenciation des gonades
Testicule embryonnaire
Testicule humain (5 mois 1/2) : On
peut voir l'albuginée (dense et
fibreuse), contenant des vaisseaux
sanguins en développement, ainsi
que les tubes séminifères en
formation, convergeant vers la droite
de la photographie.
La barre mesure 1 mm.
Electronographie d'une
coupe de testicule de foetus
de rat à14 jours, des cellules
germinales (CG) entourées de
cellules somatiques (CS) et des
vaisseaux sanguins.
•Chez l ’embryon humain féminin (Livre : doc 1 p.272)
La différenciation des ovaires commencent plus tard, à
partir de la 10ème semaine.
Les cellules germinales se multiplient
et commencent la méiose (prophase
1). Elles deviennent des ovocytes.
Chaque ovocyte est entouré d ’une
couronne de cellules somatiques, les
cellules folliculaires.
L ’ensemble forme des follicules
primordiaux.
Seule cette réserve de follicules
primordiaux sera utilisée pendant
la vie adulte !!
Ovocyte
Noyau en
prophase 1
Cytoplasme
Noyaux des cellules
folliculaires
Deux follicules
Tissu ovarien
Coupe d ’ovaires montrant deux follicules primordiaux
La barre noire fait 50 micromètres
2) Quel facteur détermine la différenciation des
gonades ?
• Observons la relation entre le caryotype et le sexe
phénotypique : (Livre : doc.2p.272)
•Recherche d ’un gène de masculinité sur le chromosome Y.
Observation :
L ’étude d ’autres caryotypes anormaux montre que seul un fragment précis du
chromosome Y suffit à déterminer le sexe masculin. Interprétation ?
Ce fragment contient un « gène de masculinité ». Il a été identifié, c ’est le
gène SRY (Sex-determining Region of Y) ; il code pour la protéine TDF
(Testis Determining Factor).
Expérience :
Par transgenèse, le gène SRY est
introduit dans l ’ADN d ’une cellule
œuf de souris XX. Résultat :(Livre doc
5 p.273)
•Conclusion
*La différenciation des testicules est déclenchée à partir
de la 7ème semaine grâce à l ’expression du gène SRY,
situé sur le chromosome Y.
*Ce gène est présent chez tous les Mammifères mâles
(gènes homologues).
*Quel est son mode d ’action ? C ’est un gène architecte.
Un gène architecte :
Le gène SRY
active en
cascade des
gènes situés
sur les
autosomes (ni
X, ni Y) !!
En l’absence du gène SRY et de la protéine TDF, d ’autres
gènes sont activés à partir de la 10ème semaine et permettent
la différenciation des ovaires.
*Localisation du gène SRY :
Bras court
Bras long
Région propre
àX
Centromère
Gène SRY
Régions
homologues
sur X et Y
Centromère
Région propre
àY
Bras long
Bras court
Chromosome X
Chromosome Y
III/ Troisième étape : La
différenciation des voies génitales
Du sexe gonadique au sexe
phénotypique différencié
1) Les principales transformations
Observons les modifications de
l ’appareil génital...
•Chez les fœtus humain masculin
La différenciation des voies génitales a lieu peu de temps après
la formation des testicules, à partir de la 8ème semaine. On
observe (Livre doc 1 p. 270)
*La régression des canaux de Müller.
*Le développement des canaux de
Wolff qui deviennent les canaux
déférents.
*La formation des vésicules
séminales et de la prostate.
*Le développement du pénis, organe
génital externe.
En revanche, la migration des testicules dans les bourses est
très tardive, entre le 6ème et le 8ème mois.
•Chez le fœtus humain féminin
La différenciation des voies génitales est plus tardive, à partir de
la 16ème semaine. On observe (Livre, doc 1 p. 270)
*La régression des canaux de
Wolff.
*Le développement des canaux
de Müller, qui donnent les
trompes, l ’utérus et le vagin.
*Le développement de
l ’appareil génital externe, la
vulve et le clitoris, entre les
4ème et 5ème mois.
A propos de la
différenciation
des organes
génitaux externes
masculins et
féminins…
Livre, doc2 p.271
Appareils génitaux
humains à la naissance
(livre p.270)
Chez le garçon
Chez la fille
2) Quels facteurs déterminent la différenciation des
voies génitales chez le fœtus?
•Les recherches d ’Alfred JOST, en 1950.
Son hypothèse : Les gonades déjà différenciées chez le
jeune fœtus entraînent à leur tour la différenciation des voies
génitales.
Ses expériences : Jost réalise des expériences d ’ablation, de
greffe et d ’injection.
Observons ses expériences
Analysons les expériences de Jost :
Protocole expérimental
Résultat
Protocole expérimental
Ablation des gonades
chez l ’embryon mâle
ou femelle au stade
indifférencié. (Livre
doc 2 p. 274)
Résultat
Dans les deux cas,
des voies génitales
femelles se
développent 9 jours
plus tard.
Protocole expérimental
Résultat
Greffe unilatérale d ’un testicule
chez l ’embryon femelle.
Du côté de la greffe, on observe une
développement des voies mâles. De
l ’autre côté, développement des voies
femelles.
Introduction d ’un cristal de
testostérone (hormone des
testicules) à côté d ’un ovaire
chez l ’embryon femelle.
Les canaux de Wolff ne régressent
pas, ils se maintiennent au côté des
canaux de Müller.
Livre doc 3 p. 275
•Bilan des expériences de Jost
Les expériences de Jost montrent que les testicules différenciés
sécrètent une hormone, la testostérone, responsable de
développement des canaux de Wolf chez le fœtus masculin.
En revanche, cette hormone n ’a pas d ’effet sur les canaux de
Müller. Les testicules sécrètent une autre hormone, l ’hormone
anti-müllerienne. Elle est sécrétée par les cellules de Sertoli.
Livre doc.4 p. 275 Coupe des voies
génitales d ’un embryon de rat observée
au microscope.
A gauche, le canal de Müller et le canal
de Wolf.
A droite, les mêmes canaux mis au
contact de l ’hormone antimüllérienne.
Chez le fœtus féminin, il y a absence de testicule et donc de
testostérone et d ’hormone antimüllérienne.
L ’absence de ces hormones entraîne la régression des canaux de
Wolff et le développement des canaux de Müller en trompes,
utérus et vagin. C ’est la féminisation des voies génitales.
Le phénotype sexuel est donc mis en place pendant la vie
fœtale. Puis, de la naissance à la puberté, il n ’y a pas
d ’évolution de l ’appareil génital. L ’activité de l ’appareil
génital commence à la puberté.
IV/ Quatrième étape : La puberté
La puberté commence entre 9 et 13 ans chez les filles,
entre 10 et 14 ans chez les garçons.
La puberté commence par la croissance des gonades et
l ’augmentation de la sécrétion d ’hormones sexuelles :
la testostérone chez les garçons et les oestrogènes chez les
filles.
Deux conséquences :
•Début de la capacité à produire des gamètes et donc à se
reproduire (fertilité).
•Apparition des caractères sexuels secondaires.
Les caractères sexuels secondaires :
CONCLUSION
GENOTYPE : sexe génétique
XY
XX
Expression des gènes du développement
Vie
fœtale
1ère étapeFormation des gonades et des voies génitales indifférenciées
(canaux de Wolff et canaux de Müller)
Expression du gène SRY
Absence du gène SRY
2ème étape Différenciation des gonades : sexe gonadique
Testicules
Ovaires
Sécrétion d'hormones mâles
Absence d'hormones mâles
(testostérone et hormone
anti-müllerienne)
3ème étape Différenciation des voies génitales
mâle
femelle
sexe phénotypique
Augmentation de la sécrétion
de testostérone
Adolescence
d'œstrogènes
4ème étape La puberté : Production des gamètes
Apparition des caractères sexuels secondaires