Du sexe génétique au sexe phénotypique

(2 semaines)
Du sexe génétique au sexe phénotypique
Introduction :
TP1 : Les phénotypes sexuels chez un mammifère placentaire : la Souris.
La reproduction sexuée (méiose, fécondation) apparaît dès les eucaryotes unicellulaires.
Chez les mammifères placentaires, elle se caractérise par l'acquisition de la viviparité.
Gonades
Voies génitales
Organes génitaux externes
Mâle
testicules
canaux déférents (spermiductes) et urètre
pénis
Femelle
ovaires
oviductes (trompes), utérus et vagin
vagin
Quelles sont les étapes qui aboutissent à la réalisation du phénotype sexuel ?
1 L'acquisition des structures de l'appareil sexuel lors du
développement embryonnaire.
TP2 : La mise en place des phénotypes sexuels.
1.1 Le stade phénotypique indifférencié.
Au début du développement, le phénotype
sexuel est indifférencié, c'est-à-dire qu'il est
identique chez l'embryon mâle et femelle. En effet,
les voies génitales mâles (canaux de Wolff) et
femelles (canaux de Müller) coexistent et les
organes génitaux externes sont identiques (Page
271).
1.2 Du sexe génétique au sexe gonadique.
Le chromosome Y possède une région qui porte des gènes qu'on ne retrouve
pas sur le chromosome X, notamment le gène SRY (sex determining region of Y
chromosom) responsable de la différentiation de la gonade en testicule. Ce gène
dirige la synthèse de la protéine TDF (Testicule Determining Factor), qui
déclenche l'expression de nombreux gènes conduisant à la formation du
testicule. Le gène SRY est donc un gène homéotique ou gène architecte
(gène qui contrôle le développement embryonnaire).
Si le gène SRY est absent, les gonades se différencient en ovaires.
1.3 Du sexe gonadique au sexe phénotypique différencié.
1.3.1 La différenciation de l'appareil génital masculin.
Le testicule est constitué de cordons séminifères contenant des
cellules germinales (les spermatogonies) et des cellules somatiques (les
cellules de Sertoli).
Entre les cordons séminifères, il y a un tissu de remplissage constitué
de capillaires sanguins et de cellules interstitielles (dont les cellules de
Leydig).
Rappel: une hormone est une substance produite par des cellules,
transportée dans le sang et qui a une action biologique sur d’autres
cellules, appelées cellules cibles.
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Le testicule sécrète deux hormones :
la testostérone, sécrétée par les cellules de Leydig entre la 8 ième et la 16ième
semaine du développement embryonnaire, entraîne le développement des voies
génitales mâles (canaux de Wolff) et des glandes annexes (vésicules séminales et
prostate), ainsi que la masculinisation des organes génitaux externes.
–
l'hormone antimüllérienne (AMH), sécrétée par les cellules de Sertoli, provoque
la dégénérescence des canaux de Müller.
–
Différenciation de l'appareil génital masculin de la 8ième semaine à la naissance.
1.3.2 La différenciation de l'appareil génital féminin.
L'ovaire embryonnaire ne sécrète aucune hormone et n'a donc aucune action sur la mise en place du phénotype.
En effet, la castration d'un embryon de mammifère au stade indifférencié, quel que soit le sexe chromosomique (XX
ou XY), conduit toujours à la réalisation de voies génitales de type femelle (Document 6), ainsi :
en absence de testostérone, les voies génitales mâles disparaissent et les organes génitaux externes se
féminisent,
–
–
en absence d'AMH, les voies génitales femelles se différencient en oviducte, utérus et vagin.
Différenciation de l'appareil génital féminin de la 10ième semaine à la naissance.
1.4 Conclusion.
Chez les mammifères les structures et la fonctionnalité des appareils sexuels mâle et femelle sont
acquises en quatre étapes au cours du développement, dont voici les trois premières :
Étape 1 : l'appareil génital indifférencié dont la structure est commune aux deux sexes (génétiquement
XX et XY) se met en place.
Étape 2 : sur le chromosome Y, au cours du développement précoce, le gène SRY est activé et donne
naissance à la protéine TDF, signal de développement des gonades en testicules. Il y a acquisition du sexe
gonadique mâle.
Sur le chromosome X, il n’y a pas de gène SRY. En absence de la protéine TDF, les gonades deviennent
des ovaires. Il y a acquisition du sexe gonadique femelle.
Étape 3 : la mise en place du sexe phénotypique mâle se fait sous l’action d'hormones testiculaires
(testostérone et hormone antimüllérienne). Celle du sexe phénotypique femelle s’effectue en absence de
ces hormones.
L'événement fondamental de la réalisation du phénotype sexuel est la différenciation des gonades indifférenciées
en testicules qui entraînent par la suite, la masculinisation de l'organisme.
En l'absence de testicules, le phénotype sexuel évolue vers le type femelle, que les ovaires soient présents ou non.
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2 L'acquisition de la fonctionnalité de l'appareil sexuel lors de la
puberté.
2.1 Chez l'homme.
A la puberté, les testicules cessent de sécréter l'AMH et recommencent à
sécréter de la testostérone (Document 7).
La testostérone entraîne le développement pubertaire des voies génitales
et du pénis.
Elle rend fonctionnelles les glandes annexes (les vésicules séminales et la
prostate) qui produisent le liquide séminal.
Les testicules produisent des spermatozoïdes (avec l'aide des cellules de
Sertoli) et sécrètent de la testostérone (par les cellules Leydig).
L'organisme est donc capable de produire du sperme.
La testostérone entraîne aussi l'apparition des caractères sexuels
secondaires mâles, et donc la réalisation complète du phénotype sexuel
masculin.
2.2 Chez la femme.
Les ovaires produisent davantage d'œstradiol à partir de 8 à 10 ans
(Document 8). Ils acquièrent ainsi une double capacité : sécréter des hormones
et émettre des ovules.
Cette hormone, rend matures les voies génitales (utérus et vagin) et les
organes génitaux externes. Absente durant la vie fœtale, elle n'intervient donc
qu'à la puberté et assure la réalisation complète du phénotype sexuel féminin
(caractères sexuels secondaires féminins).
2.3 Conclusion.
Étape 4 : l'acquisition de la fonctionnalité des appareils sexuels mâle et femelle et des caractères
sexuels secondaires se fait sous le contrôle des hormones sexuelles (testostérone chez le mâle,
œstrogènes chez la femelle).
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