I. Organisation anatomique et fonctionnelle de l`appareil génital. A

Femme
Homme
?
?
Contrôle hormonal
?
?
Ovaires
?
?
Contrôle hormonal
?
?
Contraception
Aide médicalisée
?
?
?
?
Testicules
?
?
Spermatozoïdes
Ovocyte
Fécondation
Utérus
?
?
Grossesse
Dépistage de maladies (diagnostic prénatal)
Suivi de la grossesse
Contraception (contragestion)
Aide médicalisée
LA PROCRÉATION
I.Organisation anatomique et fonctionnelle de l’appareil génital
A. Étude de l’appareil génital d’un Mammifère : la souris
B. Organisation chez l’Homme
II. Des phénomènes biologiques contrôlés par des hormones
A. La production des gamètes mâles
B. Le contrôle des activités cycliques chez la femme
III. La fécondation et le début de la grossesse
A. La rencontre des gamètes
B. Début de la grossesse
IV. La maîtrise de la reproduction
A. Régulation des naissances
B. Le suivi médical de la grossesse
C. Aide médicalisée à la procréation
I. Organisation anatomique et fonctionnelle de l’appareil génital.
A. Étude de l’appareil génital d’un Mammifère : la souris.
Mamelle
Mamelles
Papille urinaire
Vulve
Prépuce
Anus
Scrotum
Papille urinaire
Anus
Observation externe de l’appareil
reproducteur de la souris femelle en
vue ventrale
Observation externe de l’appareil
reproducteur de la souris mâle en
vue ventrale
Vessie
Rectum
Vésicule séminale
Prostates
Tissu adipeux
Épididyme
Glande coagulante
Testicule gauche
Muscles
Canal déférent
Anus
Urètre
Glandes préputiales
(Tyson)
Pénis (prépuce)
Organisation anatomique de l’appareil reproducteur de la souris mâle ; vue ventrale
Ovaire droit
Oviducte
Uretère droit
Rectum
Corne utérine
Vessie
Uretère gauche
Glandes clitoridiennes
Vagin
Urètre
Papille urinaire
Vulve
Organisation anatomique de l’appareil reproducteur de la souris mâle ; vue ventrale
B. Organisation chez l’Homme.
II. Des phénomènes biologiques contrôlés par des hormones.
A. La production des gamètes mâles.
1. Testicules et formation des spermatozoïdes.
Le premier signe de fonctionnement de l’appareil reproducteur masculin est l’apparition des
premières éjaculations ; il y a formation dès ce stade des spermatozoïdes. Ce sont les
gamètes mâles. Chez l’homme la production de spermatozoïdes est continue jusqu’à la mort
de l’individu.
individu
Tête
Pièce intermédiaire
acrosome
noyau
centriole
mitochondries
Flagelle
microfilaments
Longueur totale : 55 µm
Le testicule est formé de nombreux tubules repliés et pelotonnés, les tubes séminifères,
dans la lumière desquels sont produits les spermatozoïdes. Le déroulement de cette
formation s’appelle la spermatogénèse.
Schéma d’une coupe transversale de
tube séminifère
Cytoplasme
Noyau
Cellule de
Sertoli
Spermatogonie
Spermatocyte
Spermatide
Spermatozoïde
Lumière du tube séminifère
2. L’activité testiculaire et son contrôle par le complexe hypothalamo-hypophysaire.
Si on réalise une castration d’un très jeune fœtus mâle de Mammifères, l’appareil génital
évolue en un appareil génital de type femelle.
Une greffe de testicule fœtal sous la peau empêche cette évolution et maintient un appareil
génital de type mâle.
Une greffe de testicule fœtal chez un fœtus femelle provoque une masculinisation de
l’appareil génital.
Le sexe masculin est déterminé par la production d’une hormone sexuelle par les
testicules : la testostérone.
Le développement des caractères sexuels, à la puberté, est sous la dépendance de la
production de testostérone.
De plus, la testostérone est indispensable à la formation des spermatozoïdes et au
fonctionnement de l’appareil génital.
L’activité du testicule est sous le contrôle d’un axe régulateur neuro-endocrine : le
complexe hypothalamo-hypophysaire.
L’hypophyse est une petite glande endocrine située à la base de l’encéphale ; elle produit
diverses hormones dont les gonadotrophines LH (Luteinizing Hormone) et FSH (Follicle
Stimulating Hormone).
Elles sont sécrétées dans le sang selon un rythme pulsatile régulier. Elles permettent de
stimuler le testicule :
• La LH stimule la production de testostérone.
• La FSH stimule la spermatogénèse.
Certains neurones de l’hypothalamus, petite structure à la base de l’encéphale, ont une
activité électrique spontanée provoquant une sécrétion pulsatile de GnRH (Gonadotropin
releasing hormone).
Cette gonadostimuline est libérée dans des capillaires sanguins à proximité de
l’hypophyse. Elle stimule la sécrétion des gonadotrophines hypophysaires.
Il existe des récepteurs à la testostérone sur les cellules de l’hypophyse et de
l’hypothalamus. La testostérone exerce une action inhibitrice sur ces deux glandes.
Elle exerce donc un contrôle en retour appelé rétrocontrôle ; celui-ci est négatif.
C’est ce phénomène qui permet de maintenir la testostéronémie à un taux constant. Il s’agit
d’une boucle de régulation : la concentration de testostérone est le paramètre réglé.
−
Hypothalamus
GnRH
+
+
Hypophyse
LH
FSH
+
−
Testicules
+
+
Spermatogénèse
+
Testostérone
Le contrôle hormonal du fonctionnement du testicule
B. Le contrôle des activités cycliques chez la femme.
Le fonctionnement de l’appareil reproducteur de la femme peut être qualifié de cyclique. Un
cycle dure 20 à 40 jours (soit, en moyenne, 28 jours).
Les menstruations (règles) marquent la fin d’un cycle et le début du cycle suivant, d’où le
terme de cycle menstruel.
1. Le cycle de l’utérus.
Phase proliférative
Phase Sécrétoire
La paroi de l’utérus est formée de 2 couches : une muqueuse utérine (endomètre) et une
partie musculeuse (myomètre). L’endomètre subit des modifications au cours du cycle.
On distingue deux phases :
• La phase proliférative, qui dure 14
jours en moyenne, est marquée par
un développement important de
l’endomètre.
• La phase sécrétoire, qui dure
également
14
jours,
voit
la
vascularisation
de
l’endomètre
s’accroître, le développement de
glandes sécrétrices de glycogène et
la mise en place de la « dentelle
utérine ».
En l’absence de fécondation, vers le
28e jour, l’endomètre se dissocie et la
partie supérieure est évacuée : ce sont
les menstruations. Elles durent 3 à 5
jours et correspondent à un saignement
dû à la dégénérescence de la muqueuse
utérine. Celle-ci perd 4/5 de son
épaisseur.
Document 1 : coupes transversales de l’endomètre
au cours du cycle menstruel
2. Le cycle ovarien.
Les ovaires sont les organes sexuels féminins où sont produits les ovocytes.
Les ovocytes sont les gamètes femelles (cellules reproductrices).
Chaque ovocyte est entouré d’une structure plus ou moins complexe : le follicule. L’ovocyte
a presque toujours la même taille mais il y a différentes tailles de follicules.
Le follicule se modifie au cours du cycle :
• Follicule primordial : ovocyte entouré de quelques cellules folliculaires.
• Follicule primaire : ovocyte entouré de façon régulière de cellules folliculaires.
• Follicule secondaire : plusieurs couches de cellules folliculaires formant la
granulosa et apparition d’une structure appelée thèque.
• Follicule tertiaire (= cavitaire) : apparition de cavités remplies de liquide folliculaire
et importante augmentation de taille.
• Follicule mûr (= de De Graaf).
Cellule folliculaire
Ovocyte
Zone pellucide
Granulosa
Cavité folliculaire
Ovocyte
Zone pellucide
Granulosa
Ovocyte
Thèque interne
Thèque externe
Zone pellucide
Granulosa
Ovocyte
Zone pellucide
Thèque interne
Schéma d’un follicule de De Graaf
Granulosa
Cavité folliculaire
Ovocyte
Zone pellucide
Thèque interne
Thèque externe
Si on regarde l’évolution d’un follicule après l’ovulation, les cellules de la granulosa et
celles de la thèque se modifient et forment ce qu’on appelle un corps jaune. Celui-ci
régresse vers le 26e jour s’il n’y a pas eu fécondation.
La phase qui précède
l’ovulation est dite phase
folliculaire.
Celle qui suit l’ovulation
est dite phase lutéale (lutéinique).
Elles durent en moyenne
chacune 14 jours.
Follicule après expulsion
Corps jaune en formation
Corps jaune
Tous les follicules n’évoluent pas en même temps car le stock d’ovocytes est limité et
serait rapidement épuisé.
En réalité, un seul follicule arrive à maturité : c’est celui qui atteint le stade cavitaire en
premier, il devient dominant et poursuit son évolution. C’est cette dernière étape qui dure
28 jours en moyenne. À chaque cycle, 500 follicules primordiaux débutent leur croissance.
Seul un de ces follicules, 3 ou 4 mois plus tard, parviendra à maturité.
Durée : plusieurs mois
Durée : 28 jours
Phase folliculaire
Phase lutéale
Ovulation
Follicule dominant
Follicule de De Graaf
Corps jaune
Une fille possède, dès sa naissance, son stock définitif d’ovogonies à l’origine des
ovocytes.
Les ovaires d’un embryon de cinq mois en contiennent plus de 6 millions.
De très nombreuses ovogonies vont dégénérer et à la naissance, il en reste environ 400 000.
De la puberté à la ménopause, une femme produit environ 400 ovocytes matures.
Notons qu’un ovocyte émis par une femme de 40 ans a également 40 ans.
En comparant les cycles utérin et ovarien, nous nous rendons compte qu’ils sont
parfaitement synchrones…
3. Les mécanismes de régulation hormonale.
Lorsqu’on procède à une ovariectomie (expérience 2, à comparer avec la souris témoin), il y
a arrêt du développement cyclique de l’utérus ⇒ Ce développement cyclique est donc sous
le contrôle de l’ovaire. (Mais quelle est la nature de ce contrôle ?)
On peut rétablir le développement cyclique de la muqueuse utérine (expérience 3, à
comparer avec 1 et 2) en greffant les ovaires sous la peau. Seule la connexion vasculaire
entre ovaire et utérus est maintenue. L’information est transmise par voie sanguine : Le
contrôle exercé par l’ovaire est donc de nature hormonale.
L’expérience 4 (à comparer avec 3) confirme que des molécules extraites de l’ovaire
(hormones) contrôlent le développement de l’utérus. Mais il n’y a pas de variation cyclique.
3. Les mécanismes de régulation hormonale.
Expériences 4, 5 et 6 : Le cycle utérin est constitué de 2 phases (la phase proliférative et la
phase progestative ou sécrétoire). Pour rétablir le cycle, il faut obtenir successivement les 2
phases. Ceci est possible en effectuant des injections successives d’extraits folliculaires
puis d’extraits de corps jaune (formé après l’ovulation). Les follicules et le corps jaune
sécrètent des hormones dont l’action sur l’utérus est différente.
Le développement cyclique de l’utérus est sous le contrôle hormonal de l’ovaire. Deux
tissus ovariens sécrètent deux hormones différentes : le follicule en développement (phase
folliculaire du cycle menstruel) sécrète une hormone permettant la prolifération de
l’endomètre (phase proliférative de l’utérus) et le corps jaune (phase lutéinique du cycle
menstruel) assure le maintien de l’endomètre et le développement de glandes (phase
sécrétoire de l’utérus = phase progestative). Remarque : dans toutes les expériences (2 à 6),
la fertilité n’est pas maintenue ; la présence des ovaires à leur emplacement est nécessaire !
À la suite d’observations cliniques et d’expériences réalisées sur des animaux, on en déduit
que les ovaires agissent sur le cycle de l’utérus par voie sanguine, en sécrétant des
hormones sexuelles.
Un des organes cibles de ces hormones est l’utérus. Les hormones ovariennes sont les
œstrogènes (principalement l’œstradiol) et la progestérone. Ce sont des hormones
stéroïdes.
La sécrétion d’œstrogènes par le follicule pré-ovulatoire atteint un pic 24 à 36 heures avant
l’ovulation. La sécrétion de progestérone par le corps jaune provoque une légère
augmentation de la température corporelle.
Les modifications de l’endomètre sont coordonnées avec les phases du cycle ovarien. La
sécrétion d’œstrogènes au cours de la phase folliculaire de l’ovaire induit la phase
proliférative de l’utérus. La sécrétion de progestérone par le corps jaune en phase lutéale
induit la phase sécrétoire de l’utérus.
Tout comme l’activité testiculaire, l’activité ovarienne est sous le contrôle de l’axe
hypothalamo-hypophysaire et dépend de la sécrétion de gonadostimulines et
gonadotrophines.
L’hypothalamus sécrète de manière pulsatile de la GnRH et l’hypophyse de la LH
(Luteinizing Hormone) et de la FSH (Folliculo-Stimulating Hormone).
La FSH agit en stimulant la différenciation et la maturation des follicules ainsi que la
sécrétion des hormones ovariennes.
La LH stimule également la sécrétion d’hormones ovariennes et déclenche l’ovulation vers
le 14e jour du cycle. Le pic de LH est qualifié de « décharge ovulante ». La LH permet
également la formation du corps jaune et la production de progestérone.
Les hormones ovariennes exercent un contrôle inhibiteur sur le fonctionnement
du complexe hypothalamo-hypophysaire ; on parle de rétrocontrôle négatif.
Cependant l’œstradiol en forte quantité exerce un rétrocontrôle positif sur
l’hypothalamus provoquant ainsi la décharge ovulante de LH (pic de LH). Ce
rétrocontrôle, positif ou négatif selon le moment du cycle, explique les variations
des taux sanguins de LH et de FSH.
III. La fécondation et le début de la grossesse.
A. La rencontre des gamètes.
Les spermatozoïdes
doivent franchir
le col de l’utérus
La fécondation
a lieu à ce niveau
Une observation au microscope électronique à balayage
au niveau du col de l’utérus montre qu’au début du cycle
menstruel, il existe un mucus (glaire cervicale) au
maillage très serré. On observe même un spermatozoïde
prisonnier de ce mucus.
8e jour du cycle
En période ovulatoire, le maillage est beaucoup plus lâche et
permet probablement le passage des spermatozoïdes.
14e jour du cycle
Mais il reste néanmoins du mucus. Cela peut avoir pour
fonction de ne laisser passer que les spermatozoïdes
normaux au travers du col de l’utérus et piéger ceux
morphologiquement anormaux (spermatozoïdes à deux
têtes).
24e jour du cycle
Une fois passée la période ovulatoire, la glaire cervicale
retrouve un aspect dense, à maillage étroit et empêche
tout passage au travers du col. Là encore on observe un
spermatozoïde piégé.
Au cours du cycle menstruel, le col de l’utérus subit des modifications en rapport
avec la sécrétion de glaire par les glandes cervicales.
Le mucus permet de condamner l’accès de la cavité utérine en dehors de la
période ovulatoire et de sélectionner les spermatozoïdes normaux et les plus
vigoureux.
Mais ce mucus permet également de créer un milieu basique favorable à la survie
des spermatozoïdes.
La fécondation a lieu dans le tiers supérieur des trompes et n’est possible que
pendant une brève période après l’ovulation
F + 30h
F + 4 jours
6-7 jours
Le futur embryon (blastocyste = œuf) s’implante dans la muqueuse utérine dès le
6e jour (nidation), son diamètre est voisin de 250 µm (contre 140 µm au moment
de la fécondation).
12 à 14 jours après la fécondation (soit vers le 26e-28e jour), un ensemble de
cellules de l’embryon (chorion) produit une hormone : l’hCG (human Chorionic
Gonadotropin), elle stimule la production de progestérone par le corps jaune et le
maintien de ce dernier. Elle favorise le développement de l’embryon et du
placenta qui prendra le relais dès le 3e mois de grossesse.
IV. La maîtrise de la procréation.
A. La régulation des naissances.
Les moyens visant à empêcher la procréation sont de différents types : on distingue les
méthodes mécaniques et les méthodes chimiques. Parmi ces méthodes, celles qui
empêchent la conception sont regroupées dans les moyens de contraception et celles qui
visent à empêcher la gestion concernent la contragestion.
1. Les moyens mécaniques de contraception.
Diaphragme
Stérilet
Préservatif
Les méthodes mécaniques de contraception les plus utilisées sont :
• Le stérilet à réserve de progestatif ou DIU (dispositif intra-utérin) ; il s’agit d’une
méthode intermédiaire entre les moyens mécaniques et chimiques. Il densifie le
mucus cervical (glaire cervicale), bloque l’ovulation et empêche le développement de
l’endomètre.
• Le stérilet à fil de cuivre inhibe le transport des spermatozoïdes, leur fait perdre leur
pouvoir fécondant, empêche le développement de la muqueuse utérine et provoque
des réactions de phagocytose avant même la nidation.
• Le préservatif masculin empêche le dépôt de spermatozoïdes dans le vagin. Il est de
plus en plus utilisé car c’est le seul moyen de protection efficace contre les MST.
Il existe d’autres méthodes mécaniques moins utilisées car moins efficaces ou moins bien
connues : le préservatif féminin, la cape cervicale ou diaphragme et la méthode Ogino dite
méthode des températures (détection de l’ovulation par légère augmentation de la
température corporelle suivie d’abstinence = abstinence périodique).
FABILITÉ DES DIFFÉRENTES MÉTHODES CONTRACEPTIVES
Méthode contraceptive
% d’échecs (*)
• Pilules combinées (normo ou minidosées)
0,15 à 0,45
• Pilules « séquentielles »
0,4 à 0,7
• Progestatifs seuls :
-micropilules
-injections trimestrielles
1 à 1,6
0,5 à 1
• Stérilet
0,3 à 3
• Diaphragme féminin
2à4
• Préservatif masculin
4à8
• Méthodes chimiques locales (spermicides)
1,3 à 4
• Retrait
17
• Abstinence périodique (= méthode des températures = méthode
Ogino)
11 à 30
(*) Le pourcentage d’échecs est exprimé par année d’exposition à la grossesse : un taux
d’échecs de 1 % signifie que, sur 100 femmes ayant à chaque cycle pendant un an des
rapports pouvant être fécondants, une seule sera enceinte.
2. La contraception hormonale.
La contraception hormonale repose sur la connaissance de la régulation de la fonction
reproductrice. C’est le principe des pilules. Il en existe différents types dont le rôle est
d’empêcher le développement de l’ovocyte, de bloquer l’ovulation et/ou d’empêcher le
développement de l’endomètre et l’évolution de la glaire cervicale.
C’est la meilleure méthode de contraception ; le risque de grossesse est quasi-nul. Les
nouvelles pilules contraceptives réduisent fortement les effets secondaires et les risques
cardio-vasculaires. Chez l’homme, la contraception hormonale en est encore au stade de la
recherche.
3. La contragestion et l’interruption volontaire de grossesse.
•La « pilule du lendemain » contient de fortes doses d’œstrogènes de synthèse et/ou de
progestatifs ; elle est utilisée après un rapport sexuel non protégé pouvant avoir été
fécondant.
Elle provoque un fort déséquilibre hormonal inhibant soit l’ovulation, soit la nidation. Il ne
s’agit pas d’un moyen de contraception mais d’une pilule d’urgence.
•La pilule contragestive ou RU 486, contient une molécule de structure très proche de la
progestérone dont elle prend la place au niveau des cellules de l’endomètre mais sans
action.
Elle bloque donc les récepteurs mimant une chute du taux plasmatique de progestérone.
Ceci entraîne une dégénérescence de la muqueuse utérine et déclenche la menstruation
qu’il y ait eu ou non nidation. Il s’agit donc d’un avortement spontané dans le cas d’un
début de grossesse.
•L’IVG consiste à éliminer l’embryon par aspiration pratiquée en milieu hospitalier. Elle doit
légalement intervenir avant la douzième semaine d’aménorrhée (absence de règles) sauf en
cas d’avortement thérapeutique.
B. Le suivi médical de la grossesse.
La législation française impose un suivi médicalisé à toutes les femmes enceintes. Les
examens médicaux obli-gatoires, au nombre de 7 pour une grossesse évoluant jusqu'à son
terme sont destinés à s'assurer de la normalité de la grossesse.
Ils comprennent:
• des entretiens avec le médecin, essentiellement destinés à évaluer les facteurs
de risques (antécédents génétiques, tabac, alcool, drogue), de manière à établir
un plan de surveillance et formuler des conseils ;
• des examens cliniques pour dépister les grossesses extra-utérines, surveiller le
col afin de prévenir un accouchement prématuré, vérifier la croissance du foetus
et l'état de santé de la future mère ;
• des examens biologiques, pour détecter des infections dangereuses pour la
mère et/ou le foetus (syphilis, rubéole, toxoplasmose, hépatite B, SIDA) ou
anticiper une éventuelle incompatibilité Rhésus. Le «double test» consiste à
doser les alpha-foetoprotéines (produites par le foie et le tube digestif du foetus)
et l'hCG, hormone produite par le placenta : ces valeurs, combinées à l'âge de la
mère, permettent de calculer le risque de survenue d'une trisomie 21 ou
d'anomalies de développement du système nerveux. Lorsque le risque est
supérieur à 1/250, des examens complémen-taires sont prescrits.
C. Aide médicalisée à la procréation.
1. Les causes de l’infertilité.
Les causes d’infertilité sont multiples :
•
•
•
•
d'origine féminine stricte (33 %) ;
masculine stricte (20 %) ;
mixtes (39 %) ;
indéterminées (8 %).
Âge, maladies sexuellement transmissibles (MST) et tabac sont des facteurs
identifiés comme altérant la fécondité chez la femme. Chez l'homme, les
facteurs
principaux
sont
des
intoxications
médicamenteuses,
professionnelles (plomb, chaleur, pesticides, radioactivité), des antécédents
de MST, l'absorption excessive d'alcool ou la prise de drogues.
2. La procréation médicalement assistée.
En fonction du diagnostic d'infécondité, la méthode la plus adaptée de Procréation
Médicalement Assistée (PMA) est proposée aux couples.
• L'Insémination Artificielle (IA) est réalisée par dépôt de sperme du conjoint (IAC) ou
d'un donneur anonyme (IAD) dans le vagin 36 à 40 heures après induction de
l'ovulation par stimulation hormonale.
• La Fécondation In Vitro et Transfert d'Embryons (FIVETE) est prescrite lorsque la
rencontre des gamètes est rendue impossible :
- préparation des gamètes : le sperme prélevé subit une série d'examens et divers
traitements pour augmenter son pouvoir fécondant. Le prélèvement des
ovocytes est précédé d'une stimulation de l'ovulation ;
- fécondation in vitro : les ovocytes sont placés dans un milieu de culture dont les
caractéristiques sont proches de celles du liquide sécrété par les trompes. Le
sperme traité est ajouté quelques heures après. La fécondation et les premières
étapes du développement de l'embryon ont lieu dans le même milieu de culture ;
- transfert d'embryons : au bout de 48 heures, les embryons sont au stade 4 ou 8
cellules. Pour augmenter les chances de réussite du transfert tout en évitant une
grossesse multiple, deux à trois embryons sont introduits dans la cavité utérine.
Dans la plupart des cas, un seul embryon réussit à s'implanter (nidation).
• L'injection intra-cytoplasmique de spermatozoïdes (ICSI) permet de pallier certaines
anomalies des spermatozoïdes qui les rendent inaptes à la fécondation.
À l'aide d'une micropipette, un spermatozoïde préalablement isolé est injecté dans
l'ovocyte obtenu par ponction après stimu-lation hormonale. Deux à trois embryons
obtenus ainsi sont transférés dans l'utérus maternel.