Biologie PHYSIOLOGIE DE LA PROCRÉATION CUEEP - USTL DÉPARTEMENT SCIENCES JACQUES COGET Mars 2008 Table des matières Table des matières 3 I - Introduction 5 II - Considérations préliminaires 7 A. Observation N°1..............................................................................7 B. Observation N°2..............................................................................8 C. Observation N°3..............................................................................9 III - Du sexe génétique au sexe phénotypique 13 A. Du sexe génétique au sexe phénotypique..........................................13 B. Exercice d'application......................................................................15 IV - Activité génitale et production hormonale 17 A. Chez l'homme................................................................................17 B. Chez la femme...............................................................................19 C. Exercice d'application 1...................................................................24 D. Exercice d'application 2...................................................................25 V - Activité génitale et régulation centrale 27 A. Le complexe hypothalamo-hypophysaire............................................27 B. Régulation hormonale chez l'homme.................................................30 C. Régulation hormonale chez la femme................................................32 D. Exercice d'application N°1...............................................................35 E. Exercice d'application N°2................................................................36 CUEEP/USTL 3 VI - De la fécondation à la parturition 39 A. Segmentation, migration et nidation.................................................39 B. Le développement embryonnaire......................................................41 C. Hormones et gestation....................................................................45 D. Exercice d'application N°1...............................................................47 E. Exercice d'application n°2................................................................48 VII - La lactation 51 A. La lactation...................................................................................51 B. Exercice d'application......................................................................53 VIII - La contraception hormonale 55 A. La contraception hormonale.............................................................55 B. Exercice d'application......................................................................57 Solution des exercices de TD 4 59 CUEEP/USTL I- Introduction I Du latin «procreare» (= engendrer), la procréation regroupe l'ensemble des processus qui permettent à deux individus sexués (un mâle et une femelle) de donner naissance à un nouvel individu. Bien que le terme soit en principe réservé à l'espèce humaine, il faut toutefois noter que la plupart des animaux, et notamment les mammifères, procréent plus qu'ils ne se reproduisent dans la mesure où l'être nouvellement conçu est toujours unique et qu'il diffère de ses géniteurs en raison du brassage génétique qui s'opère lors de la fabrication des gamètes (méiose) et de leur rencontre (fécondation). Méiose, gamétogenèse et fécondation étant supposés connus (cf. EC III du Bio 9), nous ne nous intéresserons ici qu'aux mécanismes génétiques et hormonaux qui permettent le bon déroulement de la procréation, à savoir : y y y y le déterminisme du sexe, la mise en place de l'activité génitale et sa régulation, les principales étapes de la grossesse, la lactation. Enfin, une dernière partie sera consacrée à la maîtrise de la procréation par contraception hormonale. CUEEP/USTL 5 Considérations préliminaires II - II Observation N°1 7 Observation N°2 8 Observation N°3 9 Plusieurs observations effectuées chez l'animal vont nous permettre de poser le problème et de préciser les différents facteurs impliqués. A. Observation N°1 Observation N°1 Chez la Grenouille, le mâle présente, en période de reproduction, des petites excroissances au niveau des membres antérieurs, dénommées callosités, qui servent à maintenir la femelle pendant l'accouplement. On constate : a) que ces callosités n'apparaissent jamais chez les femelles, b) que ces callosités n'apparaissent pas chez le mâle castré, c) que ces callosités réapparaissent après injection d'extraits testiculaires. Interprétation a) Seuls les mâles présentant des callosités, il s'agit d'un cas de dimorphisme sexuel, c'est-à-dire d'un caractère permettant de distinguer le mâle de la femelle au sein d'une même espèce (par exemple le lion porte une crinière, la lionne n'en porte pas). b) Dans le cas de la grenouille, ce caractère n'étant pas permanent, il faut donc envisager l'existence d'un mécanisme physiologique lié à la période de reproduction pour que ce caractère apparaisse. c) Les mâles castrés ne présentant pas ce caractère, on peut supposer que ce mécanisme a pour origine les glandes sexuelles, hypothèse confirmée par l'injection d'extraits testiculaires puisque ceux-ci provoquent la réapparition des callosités. CUEEP/USTL 7 Considérations préliminaires d) La substance active fabriquée par le testicule agissant sur les membres antérieurs, donc à distance après avoir été véhiculée par le sang, il s'agit très probablement d'une hormone, en l'occurrence d'une « hormone mâle ». Définition : Hormone Hormone Substance chimique de nature protéique ou stéroïdienne, fabriquée par une glande endocrine, libérée dans le sang et agissant à distance sur un ou plusieurs organes cibles. B. Observation N°2 Observation N°2 Chez le Guppy, petit poisson d'eau douce originaire d'Amérique tropicale, les mâles se distinguent des femelles par la présence d'une petite tache sur la queue. On remarque : a) que tous les mâles présentent en permanence ce caractère, b) que la castration ne provoque pas la disparition de ce caractère, c) que ce caractère n'apparaît pas chez des femelles traitées avec des extraits testiculaires. Interprétation a) L'existence d'une tache sur la queue permettant de distinguer les mâles des femelles au sein de la même espèce, nous sommes à nouveau en présence d'un cas de dimorphisme sexuel. Toutefois, ce caractère étant permanent, il relève d'un autre mécanisme que celui invoqué précédemment et, à ce stade, deux hypothèses peuvent être envisagées : soit la présence de la tache résulte d'une production continue d'hormone mâle, soit la présence de ce caractère est liée à l'expression d'un ou plusieurs gènes spécifiques au sexe mâle. b) La castration du mâle et l'injection d'extraits testiculaires à la femelle étant sans effet, il ne peut s'agir d'un déterminisme hormonal et, par conséquent, la première hypothèse doit être abandonnée. c) Il faut donc envisager une différence d'ordre génétique entre les sexes, qui ne peut être portée que par les chromosomes sexuels – ici le chromosome Y – puisque ce sont les seuls à renfermer des gènes spécifiquement mâle ou femelle. Définition : Chromosomes sexuels chromosomes sexuels Paire de chromosomes intervenant dans le déterminisme du sexe et porteurs d'une région différentielle où les gènes spécifiques au chromosome X et ceux spécifiques au chromosome Y n'ont pas d'équivalent dans l'autre sexe. (synonymes : hétérochromosomes, gonosomes) 8 CUEEP/USTL Considérations préliminaires C. Observation N°3 Observation N°3 On réalise une expérience entre deux rats A et B ayant préalablement subi une opération : une ablation des testicules pour le rat A et une ablation de l'hypophyse pour le rat B. Au bout de quelques jours, on constate une atrophie des vésicules séminales et de la prostate chez les deux animaux, le rat A présentant en plus une hypertrophie de l'hypophyse, dû à un dysfonctionnement de cette glande. Les deux animaux sont alors réunis par parabiose (greffe siamoise permettant d'étudier leurs échanges physiologiques par voie sanguine) ce qui a pour effet de rétablir une activité génitale attestée par la croissance des vésicules séminales et de la prostate des deux rats. Interprétation a) Le rat A présentant une atrophie des vésicules séminales et de la prostate suite à l'ablation des testicules, on peut à nouveau supposer l'existence d'une hormone testiculaire indispensable au bon fonctionnement de ces glandes génitales. Par ailleurs, le fait que l'hypophyse de cet animal soit hypertrophiée semble indiquer que cette même hormone possède également des effets sur l'hypophyse puisque son absence provoque un dérèglement de cette glande. b) Le rat B présentant aussi une atrophie des vésicules séminales et de la prostate suite à l'ablation de l'hypophyse mais sans que l'animal soit castré, prouve que l'hormone testiculaire n'est pas seule en jeu dans le bon fonctionnement de ces glandes génitales. Il faut donc imaginer une régulation hormonale plus complexe faisant intervenir une hormone hypophysaire agissant soit directement sur les vésicules séminales et la prostate, soit indirectement en exerçant ses effets sur les testicules. CUEEP/USTL 9 Considérations préliminaires c) La réunion des deux rats par parabiose confirme que nous avons affaire à un mécanisme hormonal mettant en jeu les testicules et l'hypophyse. En effet, les testicules du rat B suffisent à produire une hormone agissant sur l'hypophyse du rat A qui redevient fonctionnelle puisque les vésicules séminales et la prostate des deux animaux reprennent leur développement. En revanche, cette expérience ne permet pas de trancher entre une action directe ou indirecte de l'hypophyse. 10 CUEEP/USTL Considérations préliminaires Quoiqu'il en soit, cette série d'observations montre clairement que l'activité sexuelle est déterminée par trois types de facteurs : y y y CUEEP/USTL des facteurs génétiques liés à l'expression de gènes spécifiques portés par les chromosomes sexuels, des facteurs hormonaux d'origine gonadique (testicules chez le mâle, ovaires chez la femelle), des facteurs hormonaux d'origine hypophysaire qui, comme nous le verrons plus loin, dépendent en partie de l'activité cérébrale. 11 Du sexe génétique au sexe phénotypique III - III Du sexe génétique au sexe phénotypique 13 Exercice d'application 15 A. Du sexe génétique au sexe phénotypique Ce sont les hétérochromosomes qui conditionnent l'apparition du sexe féminin (XX) ou masculin (XY). Toutefois, dans l'espèce humaine (et plus généralement chez les Mammifères), la mise en place des glandes et des voies génitales n'obéit pas au même processus dans les deux sexes et il est nécessaire que l'embryon soit « masculinisé » pour que le phénotype mâle apparaisse. Dans le cas contraire, l'embryon évolue vers un phénotype femelle qui, pour cette raison, est qualifié de sexe neutre. On connaît en effet des phénomènes d'intersexualité où le sexe gonadique (les organes) ne correspond pas au sexe génétique (la garniture chromosomique). C'est notamment le cas : y du pseudo-hermaphrodisme féminin (individus XX) dans lequel les organes génitaux internes sont parfaitement normaux alors que les organes externes sont plus ou moins virilisés (grandes lèvres en partie soudées et clitoris ayant l'aspect d'un pénis). Cela est dû à l'imprégnation du fœtus entre le troisième et le cinquième mois de grossesse par des hormones virilisantes fabriquées le plus souvent par le fœtus lui-même, plus rarement par la mère, et résultant d'un mauvais métabolisme des hormones stéroïdiennes (dérivés du cholestérol). y du pseudo-hermaphrodisme masculin (individus XY) dans lequel les testicules sont le plus souvent ectopiques (en dehors de leur place habituelle) et les organes génitaux externes intermédiaires entre le sexe mâle et le sexe femelle, allant parfois jusqu'à une apparence entièrement féminine et des testicules non fonctionnels. La raison en est également hormonale, le fœtus ayant souffert d'un manque d'imprégnation par les hormones virilisantes au cours des premiers mois de vie intra-utérine. Quant aux hermaphrodites vrais, leurs organes génitaux externes sont généralement hybrides, oscillant entre un type franchement masculin et un type franchement féminin, et leurs gonades renferment à la fois des structures testiculaires et ovariennes, certains présentant même un testicule d'un côté et un ovaire de l'autre. CUEEP/USTL 13 Du sexe génétique au sexe phénotypique Enfin, signalons qu'il existe également d'autres malformations liées à des anomalies chromosomiques qui s'accompagnent le plus souvent de troubles somatiques. Parmi les plus répandues citons : le syndrome de Turner (monosomie X0) caractérisé par un tractus génital immature, l'absence ou l'atrophie des gonades et un aspect féminin. À la puberté, les organes génitaux restent infantiles et les caractères sexuels secondaires (développement des glandes mammaires, pilosité pubienne, menstruations) n'apparaissent pas. Par ailleurs, le sujet présente généralement un retard de croissance et diverses malformations de la stature. y le syndrome de Klinefelter (trisomie XXY) caractérisé par des testicules immatures et un aspect masculin. À la puberté, les caractères sexuels secondaires apparaissent (développement de la verge, pilosité pubienne, mue de la voix – on note toutefois l'absence de barbe et une croissance des glandes mammaires) mais les testicules restent infantiles et le sujet est stérile. Par ailleurs, l'individu présente généralement un aspect dégingandé et un retard mental. Lors du développement normal, les gonades primitives apparaissent dès la cinquième semaine de vie embryonnaire. Mais à ce stade, elles sont totalement indifférenciées et il est impossible de savoir s'il s'agit de gonades mâles ou femelles. De même, chaque sexe élabore une double ébauche des futures voies génitales, à savoir les canaux de Müller (futurs oviductes) et les canaux de Wolff (futurs spermiductes). Commence alors la différentiation, dès la huitième semaine chez le mâle, un peu plus tardivement chez la femelle. y Chez l'homme, la masculinisation de l'embryon est principalement liée à l'expression d'un gène localisé à l'extrémité du bras court du chromosome Y. Tout d'abord baptisé TDF (pour testis determining factor = facteur de détermination testiculaire), ce gène est aujourd'hui appelé SRY (pour sex reversal on Y = inversion sexuelle sur Y) et code pour une protéine qui régule une cascade de gènes et qui initie la formation du testicule. Le testicule devient alors actif et se met à fabriquer deux hormones : y y 14 une hormone stéroïdienne, la testostérone, qui transforme les canaux de Wolff en voies génitales mâles et qui assure le développement de l'ensemble du tractus génital mâle ; une hormone polypeptidique, l'AMH ou hormone antimüllerienne (antimullerian hormone) qui provoque la régression des canaux de Müller. CUEEP/USTL Du sexe génétique au sexe phénotypique Chez la femme, l'absence de gène SRY empêche toute masculinisation de l'embryon et c'est donc par défaut que les gonades et le tractus génital se développent dans le sens femelle. Sans testostérone, les canaux de Wolff s'atrophient (ils ont complètement disparu à la douzième semaine) et sans AMH, les canaux de Müller se transforment en voies génitales femelles. B. Exercice d'application On réalise plusieurs expériences sur des embryons de lapine «in utero» et on fait, trois semaines plus tard, les constatations suivantes : a) l'ablation des gonades primitives provoque l'apparition d'un phénotype femelle avec des canaux de Müller bien développés ; b) la greffe de testicules fœtaux provoque l'apparition d'un phénotype mâle avec régression des canaux de Müller et développement des canaux de Wolff ; c) des injections répétées de testostérone provoque l'apparition d'un phénotype mâle sans régression des canaux de Müller. Question [Solution n°1 p 59] Interprétez ces données. CUEEP/USTL 15 Activité génitale et production hormonale IV - IV Chez l'homme 17 Chez la femme 19 Exercice d'application 1 24 Exercice d'application 2 25 C'est à la puberté (aux alentours de 13 ans chez les filles et de 14 ans chez les garçons) que l'activité génitale démarre réellement et que se mettent en place les caractères sexuels primaires et secondaires sous l'effet des hormones sexuelles. Toutefois, ici encore, les processus de masculinisation et de féminisation sont très différents, le sexe mâle étant caractérisé par une activité génitale continue sans limitation de durée, le sexe femelle par une activité cyclique limitée dans le temps. A. Chez l'homme À la puberté, les testicules reprennent leur développement et métabolisent à nouveau le cholestérol pour synthétiser les hormones stéroïdiennes mâles responsables de l'apparition des caractères sexuels primaires et secondaires (androgènes) et notamment la plus importante d'entre elles : la testostérone. Produite par les cellules interstitielles ou cellules de Leydig (petits amas cellulaires disséminées entre les tubes séminifères où se déroule la spermatogenèse), la testostérone est fabriquée selon deux voies enzymatiques : l'une majoritaire, ayant pour intermédiaire la progestérone (une hormone femelle) ; l'autre minoritaire, ayant pour intermédiaire la DHEA ou déhydroépiandrostérone (une hormone s'opposant au vieillissement cellulaire). CUEEP/USTL 17 Activité génitale et production hormonale Une fois synthétisée, la testostérone passe alors dans le sang où elle est véhiculée de deux manières : y 18 une petite partie (environ 10%) est libre et immédiatement disponible. C'est celle qui pénètre dans les cellules cibles par diffusion membranaire et qui se CUEEP/USTL Activité génitale et production hormonale y fixe à des récepteurs nucléaires protéiques de manière à déclencher l'activation de certains gènes et à produire l'effet biologique désiré. la grande majorité (environ 90%) se lie à une protéine plasmatique de transport, la SHBG (Sex Hormone Binding Globulin), afin d'être protégée d'éventuelles destructions enzymatiques. Cette liaison est réversible de sorte qu'il existe toujours le même équilibre entre la fraction libre active et la fraction liée de réserve. Il faut toutefois noter que selon l'organe cible, la testostérone n'intervient pas de la même manière. Alors qu'elle agit sous sa forme propre sur le système nerveux central et sur l'appareil musculaire, c'est sous sa forme réduite (la dihydrotestostérone ou DHT – la conversion se faisant à l'intérieur des cellules cibles) qu'elle agit principalement sur le tractus génital, le système pileux et le squelette. Son action est en effet très vaste puisqu'elle est responsable : y y y y y y du développement de la verge, des testicules, des voies et des glandes génitales annexes (prostate, vésicules séminales, glandes de Cooper) ; de la croissance osseuse et de l'augmentation de la masse musculaire (elle agit comme un anabolisant du métabolisme protéique) ; de l'apparition de la pilosité pubienne, axillaire et faciale ; de la mue de la voix ; du bon déroulement de la spermatogenèse ; de la libido. Passée la puberté, la testostérone est ensuite sécrétée à un taux moyen de 30 micromoles par jour de manière à assurer la persistance des caractères sexuels secondaires, à maintenir une production continue de spermatozoïdes et à entretenir le comportement sexuel. Cette production ne sera jamais interrompue et perdurera tout au long de la vie de l'individu. B. Chez la femme Il en va tout autrement chez la femme où l'activité génitale est limitée dans le temps (de la puberté à la ménopause), où cette activité est cyclique (un cycle tous les 28 jours en moyenne) et où plusieurs hormones entrent en jeu. À la puberté, l'activité ovarienne reprend et la multiplication puis la différenciation des cellules folliculaires permet la synthèse de plusieurs hormones stéroïdiennes. À savoir : y y CUEEP/USTL les œstrogènes (on écrit également estrogènes) qui sont élaborés par les cellules de la granulosa et de la thèque interne des différents follicules (évolutifs, atrétiques, corps jaunes). La plus importante est l'œstradiol mais deux de ses métabolites, l'œstrone et l'œstriol, jouent également un rôle. Toutes sont responsables de l'apparition des caractères sexuels primaires et secondaires (hormones féminisantes) à l'exception des poils pubiens et axillaires qui se développent sous l'action de la testostérone sécrétée par des amas de cellules interstitielles (cellules de Berger) situés dans le hile ovarien. la progestérone qui est produite par le corps jaune (cellules de la granulosa lutéinisées) et dont le rôle essentiel et de préparer l'organisme à une grossesse. 19 Activité génitale et production hormonale 20 CUEEP/USTL Activité génitale et production hormonale Une fois synthétisées, ces hormones passent alors dans le sang où elles sont, comme la testostérone, véhiculées de deux manières. Une petite partie est libre et immédiatement disponible, le reste se liant de manière réversible à une protéine plasmatique de transport : la SHBG pour les œstrogènes et la CBG (Corticosteroïd Binding Globulin) pour la progestérone. Au niveau cellulaire, leur mécanisme d'action est semblable et comparable à celui de la testostérone. L'hormone pénètre dans la cellule par diffusion membranaire et rejoint le noyau où elle se fixe à des récepteurs protéiques de manière à pouvoir activer certains gènes. Toutefois, dans le cas de progestérone, il est nécessaire que les tissus aient été préalablement imprégnés d'œstrogènes pour qu'elle puisse agir. En effet, la présence d'œstradiol est indispensable pour que les cellules cibles se mettent à synthétiser les récepteurs nucléaires spécifiques à la progestérone. Autrement dit, sans œstrogènes dans le sang, la progestérone reste inefficace. Pour le comprendre, il faut se rappeler que le fonctionnement de l'ovaire est cyclique et que le corps jaune (qui sécrète la progestérone) résulte de la cicatrisation d'un follicule mûr (follicule de De Graaf) après expulsion de l'ovocyte. Dans les faits, la libération d'œstrogènes (synthétisés par les follicules) précède donc toujours celle de la progestérone. Le cycle ovarien (ou œstrien) se double ainsi d'un cycle hormonal qui s'organise en deux parties séparées par l'ovulation. Durant la phase folliculaire (préœstrus), un follicule cavitaire devient dominant et achève sa croissance en inhibant celle des autres. Il devient donc temporairement le principal producteur d'œstradiol et comme les cellules de sa granulosa et de sa thèque interne ne cessent de se multiplier, il s'ensuit une augmentation de la sécrétion d'œstrogènes qui atteint son maximum vers le douzième jour. Un mécanisme hormonal complexe faisant intervenir une régulation centrale (voir le chapitre suivant) provoque alors l'ovulation et la lutéinisation des cellules de la granulosa de sorte que le taux d'œstrogènes fabriqués par le follicule diminue et que ses cellules en cours de lutéinisation comment à produire de la progestérone. L' ovulation (œstrus) se produit vers le quatorzième jour. Le follicule dominant expulse son ovocyte, accompagné de son globule polaire, de la zone pellucide et de quelques cellules folliculaires, dans la trompe – c'est la ponte ovulaire – et se cicatrise pour former le corps jaune (corpus luteus) qui reste dans l'ovaire. Vient ensuite la phase lutéale ou lutéinique (postœstrus) pendant laquelle le corps jaune devient le principal producteur d'hormones ovariennes. Comme il fabrique à la fois de l'œstradiol et de la progestérone, la deuxième partie du cycle est donc marquée par une montée des taux d'œstrogènes et de progestérone, le taux de progestérone étant d'environ cent fois supérieur à celui d'œstradiol. Toutefois, en l'absence de fécondation le corps jaune régresse au bout d'une douzaine de jours ce qui entraîne une chute du taux des hormones circulantes provoquant la menstruation (règles). Un nouveau cycle (qualifié pour cette raison de menstruel) peut alors commencer. CUEEP/USTL 21 Activité génitale et production hormonale Quant au corps jaune, il se résorbe et se transforme en un résidu fibreux, le corps blanc (corpus albicans), qui finira par disparaître au cours des cycles suivants. Ainsi, de la puberté à la ménopause (qui survient vers l'âge de 50 ans) et hors périodes de gestation, alternent phases folliculaires et phases lutéales pendant lesquelles oestrogènes et progestérone rythment la physiologie féminine. Leurs actions sont en effet innombrables. En ce qui concerne les œstrogènes : y y 22 ils sont responsables de l'apparition des caractères sexuels secondaires à la puberté (modification de la morphologie et de la stature, développement des seins) ; ils assurent le fonctionnement cyclique de l'ensemble de la sphère génitale (utérus, vagin, vulve, glandes mammaires) ; CUEEP/USTL Activité génitale et production hormonale y y y y y y ils favorisent la prolifération de l'endomètre (muqueuse utérine) en phase folliculaire et le préparent à l'action de la progestérone ; ils augmentent la sécrétion de glaire cervicale (mucus produit par le col utérin) et la rendent perméable aux spermatozoïdes en période préovulatoire ; ils stimulent l'hydratation des parois du vagin et acidifient son milieu (rôle antiseptique) ; ils développent la libido ; ils possèdent un effet hypothermiant ; enfin, d'une manière générale, ils agissent sur de nombreux tissus (adipeux, cutané, endocrinien, musculaire, nerveux, osseux) et participent à la régulation du métabolisme hydrominéral. En ce qui concerne la progestérone : y y y y y y y elle renforce les effets des œstrogènes sur l'endomètre et assure sa transformation en « dentelle utérine » (structure tubulaire richement vascularisée) de manière à permettre la nidation ; elle inhibe la contractilité du myomètre (muscle utérin) ce qui contribue à faciliter l'implantation de l'œuf dans l'endomètre ; elle modifie la structure de la glaire cervicale élaborée en phase folliculaire en la rendant imperméable aux spermatozoïdes ; elle favorise le développement des acini mammaires ; elle diminue la libido ; elle possède un effet hyperthermiant, ce qui explique la montée thermique en période d'ovulation, la température centrale passant d'une moyenne de 36,8 °C en phase folliculaire à 37,2 °C en phase lutéale ; enfin, d'une manière générale elle place l'organisme féminin en situation d'accueillir et de soutenir une grossesse. Les effets combinés des œstrogènes et de la progestérone expliquent ainsi les variations cycliques observées au niveau de l'ensemble de la sphère génitale féminine qui sont destinées à favoriser une fécondation et à permettre une nidation. Toutefois, en l'absence de fécondation, la chute du taux d'hormones plasmatiques en fin de cycle provoque une vasoconstriction des artérioles spiralées qui irriguent la dentelle utérine, la privant d'oxygène, ce qui entraîne sa nécrose. Puis, dans un deuxième temps, la circulation sanguine reprend et sa pression suffit à éliminer les couches superficielles nécrosées de l'endomètre région par région : c'est la desquamation de l'utérus à l'origine des menstruations qui durent quatre à cinq jours. Ce qui reste de la glaire cervicale est également éliminé. CUEEP/USTL 23 Activité génitale et production hormonale C. Exercice d'application 1 On dose chez une femme adulte les dérivés des hormones ovariennes éliminés dans les urines pendant 75 jours : les phénostéroïdes pour les œstrogènes et le prégnandiol pour la progestérone. Question [Solution n°2 p 59] 1 – Traduisez graphiquement ces résultats dans le même système d'axes en utilisant comme unité 1 cm pour 10 µg.l-1 de phénostéroïdes et 1 cm pour 1 mg.l-1 de prégnandiol. 2 – Analysez ces graphes en situant les principaux évènements du cycle menstruel. 3 – Quelle est la durée moyenne du cycle menstruel chez cette femme ? 24 CUEEP/USTL Activité génitale et production hormonale D. Exercice d'application 2 On réalise les observations cytologiques et comportementales suivantes chez une rate pubère. Question [Solution n°3 p 60] 1 – Déduisez de ces observations la durée du cycle sexuel de la rate ainsi que sa période optimale de fécondation. 2 – Tracez le cycle de l'animal en faisant apparaître les taux supposés d'hormones ovariennes mises en jeu. 3 – Les mêmes tests biologiques peuvent-ils être utilisés chez la femme pour déterminer la longueur du cycle ? CUEEP/USTL 25 Activité génitale et régulation centrale V- V Le complexe hypothalamo-hypophysaire 27 Régulation hormonale chez l'homme 30 Régulation hormonale chez la femme 32 Exercice d'application N°1 34 Exercice d'application N°2 35 Comme beaucoup de glandes endocrines, les ovaires et les testicules ne fonctionnent pas de manière indépendante mais sont placés sous le contrôle du complexe hypothalamo-hypophysaire, véritable « chef d'orchestre » des fonctions hormonales de l'organisme et de bon nombre de comportements. Il en résulte que l'activité génitale est en permanence régulée par les hormones hypophysaires et les neurohormones hypothalamiques, la production de celles-ci étant par ailleurs dépendante d'un certain nombre d'influences centrales liées à des stimuli d'origine externe, tels que la lumière, ou interne, tels que l'état psychique du sujet. A. Le complexe hypothalamo-hypophysaire Situé au centre de l'encéphale dans le plancher du troisième ventricule (cavité centrale emplie de liquide céphalorachidien), l'hypothalamus est une petite structure nerveuse constituée de plusieurs noyaux gris recevant de multiples afférences d'origine sensorielle et émettant de nombreuses efférences ascendantes et descendantes. Il participe ainsi à bon nombre de fonctions centrales telles que le maintien de la température corporelle, le synchronisme de l'horloge biologique ou les réactions émotionnelles mais intervient également dans de nombreuses régulations hormonales par l'intermédiaire de la glande hypophyse, située juste en dessous, qui forme avec lui deux complexes neurosécrétoires : y y CUEEP/USTL le système magnocellulaire ou hypothalamo-posthypophysaire qui associe directement les neurones hypothalamiques aux capillaires sanguins de la posthypophyse (ou neurohypophyse) ; le système parvocellulaire ou hypothalamo-antéhypophysaire qui associe indirectement les neurones hypothalamiques aux cellules glandulaires de l'antéhypophyse (ou adénohypophyse). 27 Activité génitale et régulation centrale Dans le système magnocellulaire, les neurones hypothalamiques élaborent des neurohormones qu'ils véhiculent par flux axoplasmique orthograde jusqu'aux capillaires sanguins localisés dans le lobe postérieur de l'hypophyse. Les neurohormones sont ensuite stockées au niveau des arborisations terminales axoniques et libérées par exocytose lorsque des potentiels d'action envahissent la terminaison nerveuse. 28 CUEEP/USTL Activité génitale et régulation centrale Dans le système parvocellulaire, les neurones hypothalamiques élaborent en revanche des substances chimiques ayant pour cible les cellules glandulaires du lobe antérieur de l'hypophyse : soit des releasing factors (RF) stimulant l'activité des cellules antéhypophysaires, soit des inhibiting factors (IF) inhibant l'activité de ces mêmes cellules. Les facteurs sont synthétisés dans l'aire hypophysiotrope de l'hypothalamus (principalement le noyau arqué), véhiculés par transport axoplasmique orthograde et libérés dans un système vasculaire interne à la glande : le système porte hypothalamo-hypophysaire. De là ils agissent sur les cellules glandulaires de l'antéhypophyse en favorisant (RF) ou en inhibant (IF) la production de stimulines qui sont elles-même des hormones dont le rôle est de réguler le fonctionnement des glandes endocrines. Ce système intégrant par ailleurs au niveau hypothalamique un certains nombre de stimuli d'origine périphérique (ambiances sensorielles) ou mentale (états émotionnels), on arrive ainsi à un système de régulation comportant quatre étages. Chez l'Homme, le fonctionnement des ovaires et des testicules est placé sous le contrôle de deux gonadostimulines hypophysaires et d'une gonadolibérine hypothalamique. Les gonadostimulines, encore appelées hormones gonadotropes ou gonadotrophines sont synthétisées par les cellules de l'antéhypophyse. Ce sont deux glycoprotéines formées d'une chaîne α de 90 acides aminés commune aux deux molécules et d'une chaîne β de 115 acides aminés spécifique à chaque gonadostimuline. Les deux sont identiques dans les deux sexes mais ayant d'abord été découvertes chez les femelles de mammifères, leur appellation fait référence à la physiologie féminine. Il s'agit de : y y FSH (Follicle Stimulating Hormone = Hormone folliculo-stimulante) et de LH (Luteinizing Hormone = Hormone lutéinisante). Notons toutefois que LH est parfois dénommée chez l'homme ICSH pour Interstitial Cells Stimulating Hormone. La gonadolibérine est quant à elle un décapeptide fabriqué par les neurones du noyau arqué de l'hypothalamus et porte le nom de GnRH (Gonadotrophin Releasing Hormone). Elle est libérée de manière pulsatile à raison d'une décharge toutes les 90 minutes en moyenne. Comme sa présence dans le système porte stimule les cellules productrices de LH et de FSH, il s'ensuit que ces dernières sont également libérées de manière pulsatile dans la circulation sanguine. CUEEP/USTL 29 Activité génitale et régulation centrale Toutes ces hormones étant de nature peptidique, elles ne peuvent pénétrer dans leurs cellules cibles. Leur action s'exerce donc en se fixant à des récepteurs membranaires spécifiques ce qui déclenche une cascade de réactions enzymatiques faisant intervenir un messager intracellulaire (l'AMP cyclique désigné pour cette raison second messager hormonal). Enfin, notons que si le mécanisme d'action de LH et de FSH est identique dans les deux sexes, leurs effets et leur mode de régulation sont totalement différents. B. Régulation hormonale chez l'homme Schématiquement, on peut considérer que FSH agit sur la fonction exocrine du testicule (spermatogenèse) alors que LH agit sur son activité endocrine (production de testostérone). Leurs actions ne sont toutefois pas comparables. LH agit directement sur les cellules de Leydig en stimulant la production de testostérone. Comme elle est libérée de manière pulsatile, il s'ensuit que la sécrétion de testostérone obéit au même rythme et qu'elle se traduit par de brefs épisodes (de l'ordre de quelques minutes) de libération intense séparés dans le temps par des intervalles plus ou moins longs, variables au cours de la journée et pouvant atteindre plusieurs heures. FSH agit indirectement sur la spermatogenèse en stimulant la production d'ABP (Androgen Binding Protein) par les cellules de Sertoli (cellules nourricières de la lignée séminale). Cette protéine de liaison libérée dans la lumière des tubes séminifères présente en effet une grande affinité pour la testostérone et la dihydrotestostérone ce qui leur permet d'augmenter leurs concentrations intratesticulaires et d'agir sur les cellules de la lignée séminale, celles-ci étant dépourvues de récepteurs à la FSH et incapables de fixer la testostérone libre. 30 CUEEP/USTL Activité génitale et régulation centrale LH et FSH exercent ainsi en permanence leurs effets sur le testicule et lui permettent d'assurer ses fonctions exocrine et endocrine de manière continue. Toutefois, leur libération se faisant sous le contrôle de la GnRH, toute modification des paramètres centraux est susceptible d'entraîner des répercussions sur la production de testostérone et de spermatozoïdes. Enfin, il faut signaler que le fonctionnement du complexe hypothalamo-hypophysaire est lui-même soumis à deux rétroactions (feed-back) négatives : y y d'une part, le taux de testostérone circulante exerce un effet inhibiteur sur la production de LH et de GnRH ; d'autre part, les cellules de Sertoli fabriquent une glycoprotéine, l'inhibine, libérée de manière pulsatile en même temps que la testostérone, qui exerce un effet inhibiteur sur la production de FSH. On aboutit ainsi à une régulation dynamique de la production hormonale qui intègre de nombreux facteurs. CUEEP/USTL 31 Activité génitale et régulation centrale C. Régulation hormonale chez la femme Le mécanisme est ici plus complexe dans la mesure où FSH et LH agissent en complémentarité, où cette synergie est responsable du fonctionnement cyclique de l'ovaire et où celui-ci exerce un rétrocontrôle sur l'axe hypothalamo-hypophysaire négatif pendant l'essentiel de la phase folliculaire, positif en période préovulatoire, puis à nouveau négatif en phase lutéale. 32 CUEEP/USTL Activité génitale et régulation centrale En début de cycle, les follicules immatures réagissent à la stimulation par FSH, ce qui provoque leur croissance cellulaire et entraîne, de ce fait, une augmentation de la sécrétion d'œstradiol. Le follicule présentant le seuil de sensibilité le plus bas à la FSH étant le premier à évoluer, il devient rapidement le follicule dominant, celui qui produit le plus d'hormones et qui est responsable du pic préovulatoire d'œstrogènes vers le douzième jour. Dans le même temps, FSH favorise l'augmentation de récepteurs à LH ce qui permet à cette dernière de participer également à la folliculogenèse en stimulant la synthèse d'androgènes par les cellules de la thèque interne, puis leur conversion en œstradiol par aromatisation de la testostérone dans les cellules de la granulosa. Durant toute cette période, la montée progressive du taux d'hormones circulantes exerce un effet freinateur sur les sécrétions hypothalamo-hypophysaires (rétroaction négative) mais, à partir d'un certain seuil, le phénomène s'inverse de sorte que le pic préovulatoire d'œstrogènes déclenche une décharge de GnRH (rétroaction positive) entraînant à son tour une décharge de FSH et surtout de LH à l'origine de l'ovulation. Le pic ovulatoire de LH est alors suivi de deux effets : d'une part, il provoque la rupture du follicule mûr à l'origine de la ponte ovulaire et d'autre part, il induit la formation du corps jaune en déclenchant la lutéinisation des cellules de la granulosa. Celles-ci se mettent alors à fabriquer de grandes quantités de progestérone et d'œstrogènes – production soutenue par LH – ce qui bloque à nouveau la libération des gonadostimulines hypophysaires (deuxième rétroaction négative). En l'absence de fécondation, la stimulation du corps jaune par LH cesse progressivement, le taux d'hormones stéroïdiennes circulantes diminue et permet ainsi une reprise de la sécrétion de FSH ce qui a pour effet de stimuler de nouveaux follicules avant même la fin du cycle. On aboutit donc à une régulation dynamique de la production hormonale particulièrement complexe, d'autant que l'activité génitale féminine n'étant pas continue, toute modification des paramètres centraux peut se traduire par des perturbations du cycle. Ceci explique notamment le fait que la durée moyenne de 28 jours n'est que théorique, des facteurs aussi différents que la quantité de lumière perçue, un décalage horaire ou un état de stress pouvant avoir des conséquences sur la période d'ovulation (pic de LH avancé ou retardé) ou l'apparition des menstruations (cycle raccourci, allongé, voire dans certains cas limites bloqué). CUEEP/USTL 33 Activité génitale et régulation centrale Ajoutons pour terminer que l'ovaire fabrique également des facteurs protéiques (activines et inhibines) modulant les effets de FSH et de LH, tant au niveau ovarien qu'hypophysaire, et qu'en phase lutéale, une autre hormone antéhypophysaire de nature protéique, la PRL ou prolactine (parfois dénommée LTH pour Luteotrophic Hormone = Hormone lutéotrope), participe au maintien du corps jaune en augmentant le nombre de récepteurs à LH et en stimulant la production de progestérone. Nous en reparlerons plus loin. D. Exercice d'application N°1 On réalise plusieurs expériences sur le singe macaque rhésus et on mesure à chaque fois le taux de testostérone circulante dans le sang de l'animal (testostéronémie) au cours des heures qui suivent : a) l'ablation du lobe antérieur de l'hypophyse provoque une chute importante du taux de testostérone sanguin alors que l'ablation du lobe postérieur est sans effet ; b) l'injection de LH à un animal hypophysectomisé entraîne une reprise temporaire de la circulation de testostérone alors que l'injection de FSH est sans effet ; c) la section de la tige pituitaire qui relie la glande hypophyse à l'hypothalamus se traduit par une forte diminution du taux de testostérone circulante ; d) la destruction du noyau arqué produit exactement les mêmes effets que l'ablation du lobe antérieur de l'hypophyse ; 34 CUEEP/USTL e) la stimulation électrique du noyau arqué conduit à une augmentation rapide du taux de testostérone circulante mais reste sans effet sur un animal hypophysectomisé ; f) l'électrocoagulation du système porte hypothalamo-hypophysaire bloque les effets de la stimulation électrique du noyau arqué. Question [Solution n°4 p 61] Interprétez ces données. E. Exercice d'application N°2 La LH est quotidiennement dosée chez une guenon pubère pendant plusieurs mois. Question 1 [Solution n°5 p 61] Quelle est la durée moyenne du cycle sexuel chez cette guenon ? Au bout de quelques mois, l'animal est éclairé en permanence. On constate dès le cycle suivant un rapprochement des pics de LH de quelques jours. CUEEP/USTL 35 Activité génitale et régulation centrale Question 2 [Solution n°6 p 61] Quelle en est la raison ? L'animal est ensuite oviarectomisé (ablation des ovaires). Le taux de LH circulante augmente, se stabilise et les pics disparaissent. Question 3 [Solution n°7 p 62] Que pouvez-vous en déduire ? On réalise alors une perfusion quotidienne d'œstradiol à la dose de 0,1 µg.l -1 pendant 30 jours, puis une perfusion à la dose de 0,3µg.l-1 pendant trois 3 jours, puis à nouveau une perfusion à la dose de 0,1 µg.l-1 pendant 30 jours. Question 4 [Solution n°8 p 62] Que met-on en évidence ? 36 CUEEP/USTL Activité génitale et régulation centrale La même expérience est répétée mais l'animal est également perfusé pendant la durée de toute l'expérience avec une dose élevée de progestérone. .../... Question 5 [Solution n°9 p 62] Pourquoi n'observe-t-on plus de pic de LH ? Concluez par un schéma figurant les boucles de régulation mises en évidence par cette série d'expériences. Question 6 [Solution n°10 p 62] Pouvez vous dessiner ce schéma figurant les boucles de régulation mises en évidence par cette série d'expériences ? CUEEP/USTL 37 De la fécondation à la parturition VI - VI Segmentation, migration et nidation 39 Le développement embryonnaire 41 Hormones et gestation 45 Exercice d'application N°1 47 Exercice d'application n°2 48 Comme la plupart des mammifères, l'Homme est une espèce vivipare, c'est-àdire que la gestation (période qui s'étend de la conception à la naissance) se déroule entièrement à l'intérieur de l'organisme maternel, l'œuf se développant dans l'utérus qui, à partir de ce moment, est qualifié de gravide. Chez l'Homme, la grossesse (terme synonyme de gestation mais réservé à l'espèce humaine) dure neuf mois et comprend deux périodes : y y la vie embryonnaire (deux mois) pendant laquelle se mettent en place les principaux organes ; la vie fœtale (sept mois) pendant laquelle s'effectue la maturation fonctionnelle des organes et leur organisation en systèmes. A. Segmentation, migration et nidation La première semaine de vie embryonnaire est marquée par trois phénomènes qui permettent à l'œuf de se multiplier (segmentation), de rejoindre l'utérus (migration) puis de s'implanter dans la dentelle utérine (nidation). La segmentation consiste en une succession de divisions cellulaires durant laquelle la taille de l'œuf ne varie pas (120 µm) alors que celle de ses cellules, désormais dénommées blastomères, ne cesse de diminuer. La première division survient peu après la fécondation et conduit trente heures plus tard à deux blastomères. Le stade quatre blastomères est atteint vers la quarante-cinquième heure, le stade huit blastomères vers la soixantième heure. Au quatrième jour, l'œuf arrive à l'entrée de l'utérus et renferme entre 12 et 16 cellules. Il prend alors le nom de morula (= qui ressemble à une petite mûre) avant de se creuser pour donner naissance le cinquième jour à la blastula (du grec blastos = germe) dans laquelle les cellules, au nombre d'une petite centaine, se disposent autour d'une cavité centrale appelée blastocèle. L'ensemble prend alors le nom de blastocyste. CUEEP/USTL 39 De la fécondation à la parturition La segmentation proprement dite est terminée. Les cellules vont continuer de se diviser mais elles vont également se différencier pour constituer le bouton embryonnaire vers l'intérieur et le trophoblaste vers l'extérieur. Dans le même temps, le blastocyste sort de la zone pellucide de manière à pouvoir s'implanter dans la dentelle utérine le septième jour. 40 CUEEP/USTL De la fécondation à la parturition La migration accompagne la segmentation de l'œuf de manière à ce que celui-ci descende dans la trompe de Fallope, du lieu de la fécondation (tiers externe) jusqu'à l'utérus. Elle comprend deux étapes. Durant les quatre premiers jours, les mouvements des cils qui tapissent la muqueuse tubaire (muqueuse de la trompe) lui permettent de progresser à l'intérieur de la trompe et de rejoindre l'entrée de la cavité utérine. Sous l'effet de la progestérone, il se produit alors un relâchement de la paroi (relaxation tubaire) de sorte que le blastocyste « tombe » dans l'utérus au cinquième jour. Il prend alors le nom de blastocyste libre avant de s'implanter dans la muqueuse utérine deux jours plus tard. La nidation s'effectue par l'intermédiaire du trophoblaste. Dès le sixième jour, les cellules situées sous le bouton embryonnaire se mettent en effet à proliférer et à libérer des enzymes de manière à pouvoir pénétrer dans la dentelle utérine le septième jour et à rompre la paroi des capillaires sanguins. Le blastocyste entre ainsi en contact avec le sang maternel au fur et à mesure qu'il s'enfonce dans l'endomètre ce qui lui permet d'absorber les éléments nutritifs nécessaires à son développement (ses réserves sont pratiquement épuisées) et de les transmettre au bouton embryonnaire. Le dixième jour, l'œuf est complètement enfoui dans la muqueuse utérine, l'orifice de pénétration refermé grâce à un caillot de fibrine, la nidation est terminée. C'est à ce moment que les cellules du trophoblaste commencent à fabriquer une hormone de nature glycoprotéique, l'HCG (Human Chorionic Gonadotrophin = Gonadotrophine chorionique humaine) qui permet au corps jaune de se maintenir et donc de continuer à produire des œstrogènes et de la progestérone. À ce stade, cette dernière joue un rôle particulièrement important puisqu'en bloquant l'activité du myomètre, elle permet à l'utérus de se dilater au fur et à mesure que l'œuf grossit et évite qu'il soit expulsé. B. Le développement embryonnaire Dès la deuxième semaine, et alors que la nidation n'est pas encore achevée, plusieurs gènes entrent en action pour modifier la structure interne du blastocyste : y y d'une part, les cellules du bouton embryonnaire se différencient pour former un feuillet, puis deux, puis trois à l'origine des futurs organes ; d'autre part, plusieurs annexes embryonnaires se mettent en place de manière à assurer la protection et la nutrition de l'embryon. Le premier feuillet à apparaître est l'endoblaste. Il se forme à la surface du bouton embryonnaire et, par un mouvement d'internalisation, finit par former une cavité à l'intérieur du blastocèle à l'origine du futur tube digestif. Il prend alors le nom d'endoderme et donne naissance : y à l'appareil digestif ; à l'appareil respiratoire ; y à la partie terminale du système urogénital ; y à certaines glandes telles que la thyroïde ou le thymus. y CUEEP/USTL 41 De la fécondation à la parturition Le second feuillet à apparaître est l'ectoblaste. Il se forme juste en dessous de l'endoblaste et se sépare du trophoblaste par la formation d'une cavité, la cavité amniotique, qui se borde d'une couche de cellules, l'amnios. Puis l'ensemble suit le même mouvement d'internalisation que précédemment de telle sorte que l'endoblaste se retrouve à l'intérieur et l'ectoblaste à l'extérieur, le tout étant enveloppé de la cavité amniotique limitée par l'amnios. L'ectoblaste se différencie alors en ectoderme et, dans ce qui deviendra la partie dorsale de l'embryon, en neurectoderme pour donner naissance : 42 y à l'épiderme et aux muqueuses externes ; y aux phanères (ongles, poils) ; y au système nerveux ; y aux organes des sens. CUEEP/USTL De la fécondation à la parturition Enfin, le dernier feuillet à apparaître est le mésoblaste. Il se constitue entre les deux feuillets précédents au seizième jour, se différencie en mésoderme et donne naissance : y au derme et aux tissus conjonctifs ; y à l'appareil locomoteur (squelette et muscles striés) ; y à l'appareil cardiovasculaire ; y au système urogénital. Durant toute cette période, se mettent également en place les annexes embryonnaires qui sont au nombre de cinq, deux d'entre elles disparaissant avant le début de la vie fœtale. CUEEP/USTL 43 De la fécondation à la parturition La première à apparaître est la cavité amniotique qui se creuse à l'intérieur du bouton embryonnaire dès le huitième jour. Bordée des cellules de l'amnios, elle finit par envelopper complètement l'embryon et se remplit d'un liquide qui se renouvelle constamment. Elle constitue ainsi une poche aqueuse stérile autour de l'embryon et joue le rôle d'un coussinet hydraulique qui le protège des chocs. Enfin, à partir du moment où le fœtus est capable de déglutir, elle participe à sa nutrition et devient ainsi le siège d'importants échanges métaboliques entre l'organisme maternel et le fœtus. Viennent ensuite deux annexes, d'importance réduite chez l'Homme, qui se forment également toutes deux à partir des cellules du bouton embryonnaire. La première, l'allantoïde, apparaît au seizième jour, participe à la formation des vaisseaux ombilicaux et régresse dès la fin de la vie embryonnaire. La seconde, la vésicule ombilicale, possède une durée de vie encore plus brève puisqu'elle se limite à mettre en place les premières cellules de la lignée sanguine entre la troisième et la sixième semaine. Dans le même temps, l'œuf devenant de plus en plus gros, les cellules du trophoblaste se modifient de sorte qu'à la fin de la vie embryonnaire, elles constituent un sac résistant et protecteur autour de l'amnios : le chorion. Enfin, la dernière annexe à apparaître est le placenta qui se forme progressivement et conjointement à partir des cellules du trophoblaste et de l'endomètre vers la fin de la vie embryonnaire et qui constitue à la fois une interface et une barrière entre l'organisme maternel et l'organisme fœtal. Interface, car le placenta riche d'un réseau de capillaires sanguins, représentant 50 kilomètres organisé en villosités implantées dans la muqueuse utérine, assure et régule les échanges entre les deux organismes. Mais également barrière, car ces échanges sont sélectifs et les deux organismes restent séparés par une paroi épithéliale qui empêche toute communication directe entre le sang maternel et le sang fœtal. Ses multiples fonctions en font l'organe essentiel de la gestation puisqu'il possède : 44 y un rôle nutritif (il fournit au fœtus l'eau, les ions, les vitamines et tous les nutriments nécessaires à son développement) ; y un rôle excréteur (il se charge d'éliminer les déchets métaboliques produits par le fœtus et agit comme un véritable organe émonctoire) ; y un rôle respiratoire (il assure les échanges d'oxygène et de gaz carbonique entre le sang maternel et le sang fœtal) ; y un rôle immunitaire (il apporte au fœtus des anticorps d'origine maternelle qui le protège de la plupart des infections microbiennes) ; y un rôle hormonal (il produit les principales hormones nécessaires au bon déroulement de la gestation et prend même le relais du corps jaune à partir du troisième mois puisque l'ablation des ovaires à cette date n'empêche pas la poursuite de la grossesse). CUEEP/USTL De la fécondation à la parturition C. Hormones et gestation Au moment de l'ovulation, les cellules folliculaires se lutéinisent sous l'action de LH et le corps jaune commence à fabriquer de grandes quantités d'œstrogènes et de progestérone de manière à préparer la dentelle utérine et à permettre la nidation. En l'absence de fécondation, le corps jaune régresse et sa production hormonale s'arrête rapidement. À l'inverse, en cas de gestation, cette production ne cesse de croître car les œstrogènes permettent de stimuler la croissance de la masse musculaire utérine et de sa vascularisation pendant que la progestérone maintient le « silence utérin » en inhibant la contractilité de ses fibres musculaires. Toutefois, à partir du troisième mois, le rôle du corps jaune devient accessoire, le placenta produisant suffisamment d'œstrogènes et de progestérone pour que la grossesse se déroule normalement. Une fois en activité, le placenta prend également le relais du trophoblaste pour fabriquer l'HCG mais le rôle du cops jaune diminuant au cours de la gestation, son taux de sécrétion régresse considérablement à partir du troisième mois. Enfin, le placenta produit également une hormone polypeptidique de 190 acides aminés, proche de l'hormone de croissance hypophysaire, l'HCS (Human Chorionic Somatomammotrophin = Somatomammotrophine chorionique humaine) qui est à la fois lutéotrope (elle agit sur le corps jaune), somatotrope (elle assure la croissance du fœtus) et mammotrope (elle prépare la sécrétion lactée) et qui, pour cette raison, est également dénommée HPL (Hormone placentaire lactogène). Sa production, très importante, ne cesse d'augmenter au cours de la grossesse. CUEEP/USTL 45 De la fécondation à la parturition Vers la fin du neuvième mois, le fœtus devient de plus en plus remuant et exerce une pression constante sur la paroi de l'utérus. Il se produit alors une chute du taux plasmatique de stéroïdes circulants et notamment de la progestérone de manière à lever le silence électrique du muscle utérin indispensable au déclenchement des contractions. Il faut toutefois noter que le déterminisme de la parturition (ensemble des phénomènes qui permettent l'expulsion du fœtus et de ses annexes hors de l'organisme maternel) reste encore mal connu chez la femme, celui-ci combinant plusieurs facteurs d'origine génétique, hormonale, fœtale et environnementale. Toujours est-il que le muscle utérin retrouve sa contractilité et que les contractions sont alors entretenues et activées par plusieurs substances. À savoir : y une neurohormone, l'ocytocine, qui est un petit peptide de neuf acides aminés fabriqué par l'hypothalamus et sécrété par le système magnocellulaire ; y deux prostaglandines, les et , qui sont des dérivés d'acides gras polyinsaturés à action physiologique fabriqués par l'utérus. L'effet conjugué de l'ocytocine, des prostaglandines et des contractions volontaires permettent alors le travail qui provoque : 46 y la descente du fœtus et la rupture de la poche amniotique ; y la dilatation du col utérin (exerçant un effet positif sur la production d'ocytocine) ; y l'expulsion du fœtus ; y la délivrance (expulsion du placenta). CUEEP/USTL De la fécondation à la parturition D. Exercice d'application N°1 Les schémas qui suivent ont été réalisés à partir d'observations effectuées dans les voies génitales féminines quelques jours après la fécondation. Question 1 [Solution n°11 p 63] Classez et titrez ces figures. Question 2 [Solution n°12 p 63] Y a-t-il identité génétique entre toutes les cellules représentées sur ces figures ? Question 3 [Solution n°13 p 63] Quelles structures composent l'élément A ? Question 4 [Solution n°14 p 63] Combien de chromosomes pourrait-on dénombrer dans la figure B ? Question 5 [Solution n°15 p 63] Comment s'appelle la cavité centrale de l'élément C ? CUEEP/USTL 47 De la fécondation à la parturition Question 6 [Solution n°16 p 63] Combien de cellules renferme en moyenne l'élément D ? Question 7 [Solution n°17 p 63] Quelles hormones sont nécessaires au bon développement de l'élément E ? Question 8 [Solution n°18 p 63] Quelle est la structure qui entoure l'élément F ? E. Exercice d'application n°2 On dose chez une femme adulte les dérivés stéroïdiens éliminés dans les urines pendant 73 jours : les phénostéroïdes pour les œstrogènes et le prégnandiol pour la progestérone. 48 CUEEP/USTL De la fécondation à la parturition Question 1 [Solution n°19 p 64] Traduisez graphiquement ces résultats dans le même système d'axes en utilisant comme unité 1 cm pour 10 µg.l-1 de phénostéroïdes et 1 cm pour 1 mg.l-1 de prégnandiol. Question 2 [Solution n°20 p 64] Quels sont les principaux événements survenus au cours de ces 73 jours ? Que pouvez-vous en conclure ? CUEEP/USTL 49 VII - La lactation VII La lactation 51 Exercice d'application 53 A. La lactation Spécificité des Mammifères, l'allaitement nécessite un organe particulier – la glande mammaire – dont le fonctionnement et la production sont entièrement placés sous contrôle hormonal. Schématiquement, la glande présente une structure en grappe de raisin. Le lait est élaboré par des cellules sécrétrices groupées en acini, chaque acinus formant un petit sac entouré de cellules myo-épithéliales contractiles et débouchant sur un canal galactophore chargé de collecter le lait. Puis les canaux s'anastomosent entre eux pour finir par aboutir aux sinus lactifères qui s'ouvrent au niveau du mamelon. L'ensemble se développe à la puberté et se modifie au cours de chaque cycle sexuel (le volume des seins augmente sensiblement pendant toute la durée du cycle et diminue à chaque menstruation) mais c'est au cours de la gestation, sous l'effet conjugué des œstrogènes, de la progestérone et de l'hormone placentaire lactogène (HPL ou HCS) que le développement des acini et des canaux atteint son maximum. Toutefois, le fort taux de progestérone plasmatique, inhibant la sécrétion de prolactine par l'antéhypophyse (l'hormone qui participe par ailleurs au maintien du corps jaune), empêche la production de lait. À la parturition, le phénomène s'inverse. La chute du taux de progestérone provoque une augmentation de la sécrétion de prolactine ce qui déclenche la montée laiteuse dans les 72 heures qui suivent l'accouchement. Les acini commencent par produire le colostrum (un lait pauvre en lactose et en lipides mais très riche en protéines, notamment en immunoglobulines) puis, au bout de quelques jours, le véritable lait. Dès lors, la sécrétion lactée se fait sous la dépendance de deux hormones : CUEEP/USTL y d'une part, la prolactine qui agit en stimulant la production de lait par les cellules glandulaires et dont la sécrétion est principalement régulée par deux facteurs hypothalamiques de nature peptidique, l'un excitateur, l'autre inhibiteur : le PRF (Prolactin Releasing Factor) et le PIF (Prolactin Inhibiting Factor) ; y d'autre part, l'ocytocine qui agit sur les cellules myo-épithéliales entourant les acini en provoquant leur contraction de manière à évacuer le lait par les canaux galactophores, exactement comme lorsque l'on presse sur une éponge gorgée d'eau. 51 La lactation Cette production n'est toutefois maintenue que s'il y a tétée, la succion du mamelon agissant directement sur le fonctionnement de l'hypothalamus par voie réflexe et régulant ainsi la libération de prolactine par le système parvocellulaire et celle d'ocytocine par le système magnocellulaire. Notons enfin, que divers stimuli d'origine centrale, en particulier olfactifs, visuels et psychiques peuvent influer sur le fonctionnement de l'hypothalamus ce qui peut provoquer une modification de la sécrétion lactée mais aussi une reprise des cycles, ceux-ci étant en principe supprimés par la tétée qui, toujours par voie réflexe, inhibe la production de FSH et de LH par le complexe hypothalamo-hypophysaire. 52 CUEEP/USTL La lactation B. Exercice d'application On mesure la quantité d'ARN messager codant pour la caséine (une protéine essentielle du lait) dans des cellules acineuses de glande mammaire de rate mises en culture : y y y les lots A et B sont incubés avec des extraits plasmatiques issus de femelles gestantes pour le lot A et de femelles postparturiantes pour le lot B ; les lots C et D sont incubés avec des extraits hypophysaires de femelles postparturiantes antéhypophysectomisées pour le lot C et neurohypophysectomisées pour le lot D ; les lots E et F sont incubés avec des extraits hypophysaires de femelles postparturiantes allaitantes pour le lot E et privées de leurs petits pour le lot F. Question [Solution n°21 p 65] Analysez ces données. Que pouvez-vous en conclure ? CUEEP/USTL 53 La contraception hormonale VIII - VIII La contraception hormonale 55 Exercice d'application 57 A. La contraception hormonale Destinée à limiter et à contrôler le nombre des naissances, la contraception (= qui s'oppose à la conception) regroupe un ensemble de méthodes visant à empêcher la fertilité de manière temporaire. Classiquement, on distingue : y les méthodes naturelles (abstinence, allaitement prolongé, coït interrompu, continence périodique basée sur le calendrier ou la température, observation de la glaire cervicale) ; y les méthodes mécaniques (condom ou préservatif masculin, diaphragme ou préservatif féminin, stérilet ou dispositif intra-utérin) ; y les méthodes chimiques (douche vaginale, gelée spermicide, tampon ou ovule contraceptif) ; y les méthodes hormonales (pilules contraceptives, anticonceptionnelle, implant, patch, anneau vaginal). piqûre Seules ces dernières seront développées en nous limitant toutefois aux méthodes classiques, la piqûre étant interdite en France et les méthodes modernes (implant, patch et anneau) d'apparition récente et encore peu usitées. Toutes les pilules sont constituées de stéroïdes de synthèse (éthinylœstradiol pour les œstrogènes, progestatifs divers pour la progestérone), se présentent en plaquette et sont dites : y normodosées si la dose d'éthinylœstradiol est de 50 µg par comprimé ; y minidosées si la dose d'éthinylœstradiol est inférieure à 50 µg par comprimé. Il en existe trois types principaux. La pilule combinée associe éthinylœstradiol et progestatifs pendant 21 jours à des doses qui varient en fonction du fabricant et du type considéré. On distingue en effet : CUEEP/USTL y la pilule monophasique dans laquelle tous les comprimés possèdent la même composition ; y la pilule biphasique dans laquelle la dose de progestatifs augmente à partir du huitième ou du douzième jour ; 55 La contraception hormonale y la pilule triphasique dans laquelle la dose de progestatifs augmente chaque semaine, celle d'éthinylœstradiol pouvant également varier. On arrive ainsi à de multiples combinaisons possibles mais toutes fonctionnent selon le même principe qui est d'apporter suffisamment d'hormones à l'organisme pour que celles-ci exercent un rétrocontrôle négatif sur le complexe hypothalamohypophysaire de telle sorte que le taux de FSH et de LH devienne très faible et constant durant toute la prise. La pilule combinée empêche ainsi les follicules ovariens de se développer et l'ovulation de se produire tout en rendant, par ailleurs, la glaire cervicale imperméable aux spermatozoïdes et l'endomètre inapte à la nidation. Agissant à différents niveaux, elle est, de loin, la plus utilisée. La pilule séquentielle simule quant à elle le cycle menstruel normal dans la mesure où les premiers comprimés (entre 7 et 14 sur 22 selon les fabricants) ne renferment que des œstrogènes de synthèse, mimant la phase folliculaire, alors que les suivants associent éthinylœstradiol et progestatifs, mimant la phase lutéale. Son action se limite à bloquer le développement des follicules et l'ovulation, elle n'a pas d'effet sur les voies génitales. Enfin, la micropilule est réservée aux femmes qui ne supportent pas les œstrogènes. Elle se présente sous la forme de 28 comprimés de progestatifs (sa prise n'est donc pas interrompue) et agit uniquement sur les voies génitales en rendant la glaire cervicale imperméable aux spermatozoïdes et l'endomètre inapte à la nidation. Comme on le voit, le choix est donc particulièrement large et adapté au fonctionnement des organismes, des contre-indications pouvant exister chez certains sujets. Enfin, signalons deux autres pilules qui ne sont pas à proprement parler contraceptives puisque l'une s'oppose à la nidation et l'autre à la gestation. La pilule du lendemain est utilisée suite à un rapport sexuel potentiellement fécondant et doit être administrée dans les 72 heures au plus tard. Fortement dosée en hormones de synthèse, elle provoque un déséquilibre hormonal brutal qui conduit à la destruction de l'endomètre et s'oppose ainsi à la nidation d'un éventuel embryon. La pilule contragestive est par contre utilisée pour stopper une grossesse. Il s'agit donc d'une pilule abortive qui représente une alternative chimique à la méthode classique d'aspiration endo-utérine. Connue sous le nom de code de RU 486 (RU pour le laboratoire Roussel-Uclaf qui la commercialise et 486 pour l'ordre des opérations de synthèse de la molécule), il s'agit d'un stéroïde artificiel, la mifépristone, qui présente une très grande affinité pour les récepteurs intracellulaires à la progestérone de l'endomètre et qui se comporte comme une antihormone. Prenant la place de la progestérone sur les récepteurs de manière compétitive, elle empêche celle-ci d'agir ce qui a pour effet de provoquer des saignements de la muqueuse dans les trois jours qui suivent son administration et conduit à la mort de l'embryon. Le traitement est associé à une dose de prostaglandines de manière à déclencher des contractions utérines et permettre l'expulsion de l'embryon de l'organisme maternel. 56 CUEEP/USTL La contraception hormonale B. Exercice d'application Un endomètre prélevé chez une lapine pubère est broyé puis centrifugé. Le surnageant renfermant les protéines intracellulaires est alors réparti en trois tubes : y y y au tube A, on ajoute une quantité c de progestérone marquée au tritium ; au tube B, on ajoute une quantité ½ c de progestérone marquée et une quantité ½ c de progestérone non marquée ; au tube C, on ajoute une quantité ½ c de progestérone marquée et une quantité ½ c de mifépristone (RU 486). Après trente minutes d'incubation, on mesure la radioactivité des protéines présentes dans le surnageant, la valeur de 100 % étant étalonnée à partir du tube A. Les résultats sont les suivants. Question 1 [Solution n°22 p 65] Pourquoi certaines protéines sont-elles devenues radioactives ? Question 2 [Solution n°23 p 65] Comment expliquez-vous ces résultats ? CUEEP/USTL 57 Solution des exercices de TD > Solution n°1 (exercice p. 15) a) Le développement du sexe femelle se faisant par défaut, c'est-à-dire sans l'intervention d'hormones, il est normal que le retrait des gonades primitives soit sans effet sur la maturation des voies génitales et que le fœtus, même castré, présente un phénotype femelle. b) La masculinisation du fœtus étant lié à la présence des hormones testiculaires, il est normal que la lapine présente un phénotype mâle. La testostérone a permis le développement des canaux de Wolff et l'AMH a provoqué la régression des canaux de Müller. c) La testostérone assurant la maturation des voies génitales mâles, il est normal que le fœtus présente un phénotype mâle. En revanche, l'absence d'AMH ne permet pas la régression des canaux de Müller. > Solution n°2 (exercice p. 24) 1 – En prenant 1 cm pour 5 jours, on obtient le graphe suivant. CUEEP/USTL 59 Annexes 2 – Le graphe fait apparaître trois cycles. Le premier cycle (1er au 30 juin) est complet et présente un premier pic de phénostéroïdes pendant la phase folliculaire suivi de deux pics synchrones, l'un de phénostéroïdes, l'autre de prégnandiol, correspondant à la phase lutéale. L'ovulation suit le premier pic de phénostéroïdes. On notera qu'il est impossible de déterminer sa date exacte : d'une part, les dosages sont effectués tous les cinq jours (il est donc difficile d'être précis) ; d'autre part, il ne faut pas oublier que ce qui est mesuré ici résulte du catabolisme des hormones ovariennes et de leur évacuation par les urines. Il s'ensuit donc un léger décalage entre la réalité physiologique et le témoin observé de ces évènements. Quant aux menstruations, survenant lorsque le taux d'hormones circulantes chute, on peut considérer qu'elles apparaissent aux alentours du 30 juin. Le deuxième cycle (30 juin au 30 juillet) est également complet et présente exactement les mêmes caractéristiques. Enfin, le troisième cycle est incomplet et s'arrête au premier pic de phénostéroïdes, soit quelque temps avant l'ovulation. 3 – On ne peut mesurer la durée du cycle qu'en déterminant le temps qui sépare deux évènements identiques dont on connaît avec précision la date. C'est par exemple le cas de la chute du taux d'hormones circulantes enregistrée le 30 juin et le 30 juillet. On peut donc en déduire que le cycle de cette femme est de 30 jours. > Solution n°3 (exercice p. 25) 1 – Qu'il s'agisse du frottis vaginal ou du comportement sexuel, on remarque que les mêmes évènements se reproduisent tous les quatre jours. Par exemple, la rate ne présente des cellules épithéliales (cellules endomètrales) et des traces de leucocytes (globules blancs) que le lundi et le vendredi (J + 4) ou n'accepte l'accouplement que le mercredi ou le dimanche (J + 4). On peut donc en déduire que le cycle sexuel de la rate dure quatre jours et que sa période optimale de fécondation (œstrus) ne dure qu'une journée puisqu'elle refuse le mâle les autres jours. 2 – Le cycle œstrien de la rate diffère de celui de la femme, de même que sa production hormonale. Néanmoins, en se basant sur la périodicité des évènements constatés, on peut tracer les courbes suivantes (précisons encore une fois qu'il 60 CUEEP/USTL Annexes s'agit ici de taux supposés, non conformes à ce que l'on observe réellement chez la Rate). 3 – Il est parfaitement possible de réaliser des frottis vaginaux pour suivre l'évolution de l'endomètre chez la femme et donc déterminer la longueur de ses cycles. En revanche, les tests comportementaux ne peuvent être utilisés que chez des espèces présentant des « chaleurs », ce qui n'est bien évidemment pas le cas de l'espèce humaine où la production hormonale joue certes un rôle sur la libido mais ne suffit pas à déclencher le « désir » sexuel. > Solution n°4 (exercice p. 35) a) La production ou la libération (il est impossible de trancher par cette expérience) de testostérone est dépendante de la glande hypophyse. Toutefois, seule l'antéhypophyse est concernée puisque l'ablation du lobe postérieur (neurohypophyse) ne se traduit par aucune variation du taux de testostérone circulante. b) Cette production (ou cette libération) est liée à l'action de LH et non de FSH puisque seule l'injection de LH à un animal hypophysectomisé entraîne une remontée temporaire du taux de testostérone. On peut donc en déduire qu'en conditions normales l'antéhypophyse agit par l'intermédiaire de LH. c) L'hypophyse semble devoir être connectée à l'hypothalamus pour pouvoir agir. En effet, la rupture de la tige pituitaire qui unit les deux structures provoque une chute du taux de testostérone circulante et ce malgré l'intégrité de la glande. d) La destruction du noyau arqué (aire hypophysiotrope) se traduit également par une diminution du taux de testostérone circulante. On peut donc supposer que l'hypothalamus agit sur l'antéhypophyse par l'intermédiaire des neurones du noyau arqué dont les axones empruntent la tige pituitaire. e) Cette hypothèse est vérifiée par la stimulation électrique du noyau arqué. Toutefois l'hypothalamus ne peut agir seul puisque la stimulation se révèle inefficace sur un animal hypophysectomisé. On peut donc en conclure que ce n'est pas l'hypothalamus qui produit LH mais bien l'antéhypophyse lorsqu'elle est stimulée par l'hypothalamus. f) L'électrocoagulation du système porte bloquant les effets de la stimulation électrique du noyau arqué, cela montre que la relation neurone hypothalamique – cellule antéhypophysaire se fait par voie sanguine et non par articulation synaptique directe des neurones sur les cellules glandulaires. En conséquence, l'hypothalamus agit sur l'antéhypophyse par l'intermédiaire d'une substance qu'il déverse dans le système porte, en l'occurrence la GnRH. > Solution n°5 (exercice p. 35) Le premier pic de LH survient le douzième jour, le second le quarantième jour (J + 28) et le troisième le soixante-dixième jour (J + 30). On peut donc en déduire que la durée moyenne du cycle sexuel pour cette période est de 29 jours. > Solution n°6 (exercice p. 36) Le rapprochement des pics de LH suite à l'éclairement continu de l'animal indique CUEEP/USTL 61 Annexes un raccourcissement des cycles. Cette modification s'explique par le fait que le cycle ovarien est placé sous le contrôle de l'hypothalamus qui intègre en permanence de nombreuses données sensorielles. Ainsi un éclairement continu désynchronise l'horloge biologique de l'animal, habitué à une alternance de périodes diurnes (jours) et nocturnes (nuits), ce qui provoque une ovulation précoce (pic de LH) et par voie de conséquence une diminution de la durée du cycle. > Solution n°7 (exercice p. 36) L'ablation des ovaires entraînant une augmentation du taux de LH circulante, montre que l'ovaire exerce en temps normal un effet inhibiteur sur la sécrétion de LH par rétroaction négative. Par ailleurs, le fait que les pics de LH disparaissent est normal puisque les ovaires ayant été supprimés, il ne peut y avoir de pic d'œstrogènes préovulatoire déclenchant le pic ovulatoire de LH. > Solution n°8 (exercice p. 36) La perfusion d'œstradiol à une dose de 0,1 µg.l-1 provoquant une chute du taux de LH circulante, confirme l'expérience précédente. En effet, en conditions normales, l'ovaire par l'intermédiaire des œstrogènes, exerce une rétroaction négative sur l'axe hypothalamo-hypophysaire en phase folliculaire qui se traduit par un faible taux de LH circulante. En revanche, l'apport d'une dose plus importante d'œstradiol simule le pic préovulatoire d'œstrogènes et déclenche un pic de LH par rétroaction positive. On met ainsi en évidence le rôle des œstrogènes ovariennes qui, à faible dose, inhibent les sécrétions de l'axe hypoyhalamo-hypophysaire alors qu'elles les stimulent pour une dose plus élevée. > Solution n°9 (exercice p. 37) Cette fois, aucune modification du taux de LH n'est observée pendant l'expérience et la perfusion par une dose d'œstradiol à 0,3 µg.l-1 ne déclenche plus de pic de LH comme précédemment. Cela s'explique par le rôle inhibiteur de la progestérone qui, associée aux œstrogènes en conditions normales, exerce également une rétroaction négative sur l'axe hypothalamo-hypophysaire pendant la phase lutéale. > Solution n°10 (exercice p. 37) Les trois rétroactions mises en évidence (correspondant en fait aux régulations naturelles observées en phase folliculaire, en période préovulatoire et en phase lutéale) peuvent se représenter par un schéma illustrant les interactions entre les organes concernés, limité ici aux seules données fournies par l'expérimentation. 62 CUEEP/USTL Annexes > Solution n°11 (exercice p. 47) B (stade deux blastomères) ; F (stade quatre blastomères) ; D (stade morula) ; C (stade blastula) ; A (blastocyste libre) ; E (mise en place des feuillets embryonnaires). > Solution n°12 (exercice p. 47) Oui. Toutes dérivent de la segmentation de l'œuf obtenu après fécondation et sont le résultat de mitoses successives. > Solution n°13 (exercice p. 47) Le trophoblaste en périphérie, le bouton embryonnaire contre le trophoblaste et le blastocèle au centre. > Solution n°14 (exercice p. 47) Il y a deux cellules renfermant chacune 46 chromosomes (2n = 23 chez l'Homme), donc 92. > Solution n°15 (exercice p. 47) Le blastocèle. > Solution n°16 (exercice p. 48) Entre 12 et 16 cellules selon l'état d'avancement des mitoses. > Solution n°17 (exercice p. 48) Dans un premier temps, les œstrogènes et la progestérone pour permettre la nidation. Puis, au fur et à mesure que l'œuf grossit, toujours les œstrogènes et la progestérone mais également l'HCG pour stimuler la production de stéroïdes ovariens avant que le placenta prenne le relais. Enfin, l'HCS pour assurer le développement du fœtus. > Solution n°18 (exercice p. 48) La zone pellucide. CUEEP/USTL 63 Annexes > Solution n°19 (exercice p. 49) En prenant 1 cm pour 5 jours, on obtient le graphe suivant. > Solution n°20 (exercice p. 49) La première partie du graphe (2 au 30 septembre) fait apparaître un cycle menstruel complet de 28 jours avec un pic de phénostéroïdes pendant la phase folliculaire suivi de deux pics synchrones, l'un de phénostéroïdes, l'autre de prégnandiol, pendant la phase lutéale. L'ovulation se produit entre le 16 et le 20 septembre et les menstruations, déclenchées par la chute du taux d'hormones circulantes, démarrent le 30 septembre. Le cycle qui suit, en revanche, présente un profil hormonal différent puisque le taux de phénostéroïdes et de prégnandiol ne cesse de croître à partir du 20 octobre. On peut donc en déduire que le corps jaune est resté actif ce qui signifie que cette femme est enceinte. 64 CUEEP/USTL Annexes > Solution n°21 (exercice p. 53) Le taux d'ARNm mesuré codant pour la caséine, une protéine caractéristique du lait, il peut être considéré comme un bon témoin de la production lactée. On peut alors faire les observations suivantes : a) à la différence des femelles gestantes (lot A), les femelles postparturiantes fabriquent une substance qui active la production de lait (lot B) ; b) cette substance est vraisemblablement fabriquée par l'antéhypophyse puisque la production de lait se maintient lorsque les cellules sont incubées avec l'extrait issu de femelles postparturiantes neurohypophysectomisées (lot D) alors qu'elle disparaît lorsque les cellules sont incubées avec l'extrait issu de femelles postparturiantes antéhypophysectomisées (lot C) ; c) l'allaitement est nécessaire pour que les femelles produisent cette substance puisque les cellules incubées avec des extraits issus de femelles allaitantes produisent du lait (lot E) alors que celles qui sont incubées avec des extraits de femelles privées de leurs petits n'en produisent pas (lot F). On peut donc en conclure qu'après la parturition l'antéhypophyse produit une substance qui active la production de lait à condition que la femelle allaite ses petits. En toute hypothèse, il doit s'agir de la prolactine. > Solution n°22 (exercice p. 57) La progestérone étant une hormone stéroïdienne, elle agit en pénétrant dans les cellules et en se fixant sur des récepteurs protéiques de manière à activer certains gènes. Il n'est donc pas étonnant de retrouver des protéines radioactives en faisant incuber le surnageant obtenu à partir du broyat d'endomètre puisque celui-ci renfermant les protéines intracellulaires, il contient forcément les récepteurs à la progestérone qui ont fixé la progestérone tritiée. > Solution n°23 (exercice p. 57) L'étalonnage de 100 % ayant été effectué à partir du surnageant auquel on a ajouté une dose c de progestérone tritiée (tube A), il est normal que la radioactivité soit diminuée de moitié avec une dose de progestérone tritiée également réduite de moitié (tube B). En effet, la progestérone tritiée possédant la même structure moléculaire que la progestérone non marquée, elle présente exactement la même affinité pour les récepteurs et on peut donc imaginer qu'un même nombre de récepteurs s'est combiné à la progestérone tritiée et à la progestérone non marquée, réduisant ainsi la radioactivité de moitié. En revanche, il est plus surprenant de constater que la radioactivité soit encore moindre dans le tube C, le surnageant ayant reçu la même quantité de progestérone tritiée que celui du tube B et la progestérone non marquée ayant été remplacée par une quantité équivalente de mifépristone. Il faut donc en conclure que la mifépristone présente une plus grande affinité que la progestérone aux récepteurs et qu'elle s'y est combinée en priorité, ce qui est effectivement le cas puisque la mifépristone est connue pour être une antihormone de la progestérone. CUEEP/USTL 65