TS- SVT - thème 5
PROCREATION Rappels : organisation des appareils urogénitaux chez l'Homme :
Appareil uro-génital masculin
Appareil uro-génital féminin
I. Du sexe génétique au sexe phénotypique : Pb : Comment se réalise le phénotype sexuel à partir de l’information génétique ?
La reproduction sexuée implique des sexes différenciés donc la présence de gonades. Chez les mammifères placentaires elle est caractérisée par la viviparité (le développement embryonnaire se déroulant dans les voies génitales femelles) donc présence d’utérus.
1°) Mise en place des appareils génitaux au cours du développement : Appareils génitaux = gonades + tractus génital (voies génitales + organes génitaux externes) Jusqu’à la 6ème semaine après la fécondation : gonades indifférenciées ; voie génitales = canaux de Muller et de Wolf ; organes externes indifférenciés.
Gonades indifférenciées Rein s Uretères Canaux de Wolff Canaux de Müller Sinus uro-génital
À partir de la 7ème semaine : Chez le mâle : transformation de la gonade en testicule ; régression des canaux de Muller ; transformation des canaux de Wolf en voie génitale mâle (épididyme, canal déférent ; vésicules séminales ; prostate.
Les voies génitales débouchent dans un canal urogénital (urètre) Chez la femelle : transformation de la gonade en ovaire ; régression des canaux de Wolf ; transformation des canaux de Muller en trompes, utérus et vagin Les voies génitales débouchent à l’extérieur indépendamment des voies urinaires.
A partir du 3ème mois : les organes génitaux externes se différencient (pénis, vulve, clitoris ...) Les testicules migrent dans les bourses.
2°) Du sexe génétique au sexe gonadique : Le sexe génétique est déterminé à la fécondation par la combinaison des chromosomes sexuels (gonosomes) X et Y La paire XY détermine les individus mâles et la paire XX détermine les individus femelles. Le chromosome Y bien que provenant de X possède un grand nombre de gènes spécifiques. Le gène Sry, présent uniquement chez les mâles (donc sur Y) est à l’origine d’une protéine TDF qui agit sur les gonades indifférenciées pour les transformer en testicule. En absence de TDF la gonade se transforme en ovaire. La transformation des gonades indifférenciées en testicule ou ovaire donne le sexe gonadique.
3°) Du sexe gonadique au sexe phénotypique : En absence de gonades mâles ou femelles, le tractus génital évolue spontanément dans le sens femelle : le phénotype femelle est produit « par défaut ». Chez le mâle les testicules produisent deux hormones : La testostérone qui provoque la transformation des canaux de Wolf et du développement des organes génitaux externes. l’AMH (hormone antimullerienne) provoque la régression du canal de Muller Chez la femelle en absence de testostérone et d’AMH les canaux de Wolf régressent et les canaux de Muller forment les voies génitales femelles.
4°) Manifestations pubertaires : La puberté correspond un ensemble de transformations morphologiques et comportementales qui complètent la mise en place du phénotype sexuel. Deux évènements s’y produisent : Acquisition de la fonctionnalité des appareils génitaux (capacité de reproduction) Mise en place de caractères sexuels secondaires. Ces événements sont le résultat de l’action des hormones produites en plus grande quantité par les gonades : testostérone pour le testicule ; oestrogènes pour l’ovaire
II. Contrôle de la sécrétion des hormones sexuelles chez l'Homme : 1°) Structure et rôles des testicules : L'observation microscopique d'un testicule post pubertaire montre que le testicule est formé de tubes séminifères entre lesquels il y a un tissu interstitiel richement vascularisé. - Les tubes séminifères ont pour rôle la production des spermatozoïdes (cellules germinales). Dans leurs parois s'effectue la spermatogenèse.
Tissu interstitiel
.
Tube séminifère
schéma d’une coupe long de testicule
Lumière du tube avec spermatozoïdes
- Le tissu interstitiel constitué de cellules de Leydig produit une hormone : la testostérone. Ce sont des cellules sécrétrices. Le testicule possède donc une partie endocrine.
2°) Production de l'hormone mâle = la testostérone : . Evolution du taux sanguin de testostérone et du pourcentage de spermatozoïdes au La testostérone est une hormone androgène, de nature cours de la vie d’un homme. stéroïde (synthèse à partir de cholestérol). Le taux de testostérone est très faible pendant l'enfance, subit une augmentation jusqu'à la puberté, puis reste à peu près constant jusqu'à la mort (ci-contre) En réalité la production de testostérone se fait par "pulses" d'une durée de quelques heures et d'amplitude limitée, mais on peut considérer que le taux de testostérone reste à peu près constant autour d'une valeur moyenne.
L’étude expérimentale (voir fiche annexe) confirme la double fonction des testicules. Remarque : cas des autres mammifères : production saisonnière. Période de rut.
4°) Contrôle de la sécrétion de testostérone : a) Notion de système de régulation : (rappels) On appelle système réglé, le paramètre physiologique du milieu intérieur qui doit être constant ou fluctuant périodiquement. Le système réglant est le système par lequel le paramètre physiologique sera régulé. Pour percevoir les variations du paramètre, il faut des capteurs. (voir schéma fait en classe)
b) Action du système réglant : Le système réglant correspond à une structure située à la base du cerveau et appelé le complexe hypothalamo-hypophysaire. Il comprend : - Une partie du cerveau (avec des cellules nerveuses) = l'hypothalamus ; - Une petite glande située sous l'hypothalamus = l'hypophyse. - Les deux régions sont reliées par un réseau capillaire. La régulation se fait par des hormones hypothalamiques et hypophysaires. L'hormone de l'hypothalamus est la GnRH. Les hormones hypophysaires sont des gonadostimulines = LH et FSH. - LH a une action stimulante sur les cellules de Leydig ; - FSH stimule la gamétogenèse (cellules de Sertoli ). La production des deux gonadostimulines est pulsative et synchrone avec la testostérone. Cette production est ellemême sous le contrôle de la GnRH sécrétée par l'hypothalamus.
Donc, la production de la testostérone est sous le contrôle du complexe hypothalamo-hypophysaire. Le paramètre réglé est le taux de testostérone, le système réglant est le complexe hypothalamohypophysaire qui possède des capteurs sensibles au taux sanguin de testostérone situés à proximité de l'hypothalamus.
5°) Rétrocontrôle : La concentration sanguine en testostérone influence la production de GnRH. Lorsque la concentration de testostérone est forte la production de GnRH diminue. Lorsque la concentration de testostérone est faible la production de GnRH augmente. Il s'agit donc d'un rétrocontrôle négatif : il tend à équilibrer le paramètre. Remarque : des stimulations d'origine internes ou externes influencent le fonctionnement du complexe hypothalamo-hypophysaire : des sensations visuelles, olfactives,... peuvent le stimuler ; des troubles psychologiques, émotionnels (stress) ... peuvent le perturber.
III. Contrôle de la sécrétion des hormones sexuelles chez la Femme : 1°) Le système reproducteur femelle Organisation de l’appareil uro-génital femelle (voir l'introduction du chapitre) Chez la femelle (ou la femme) les ovaires ont (comme le testicule chez l'homme) deux fonctions, produire les hormones : L'ovaire est une glande endocrine. produire les ovules : l’ovaire est une gonade. Les ovaires contiennent des follicules qui renferment chacun un ovule immature appelé ovocyte. À la naissance l'ovaire contient un stock de follicules primaires formés d'un ovocyte I bloqué en prophase de 1ère division et entouré de cellules folliculaires. Environ 400 de ces follicules se rendent à maturité chez la femme.
2°) Les deux cycles féminin importants pour la reproduction Mise en évidence d'une périodicité d'événements dont certains sont remarquables : les menstruations. Le cycle menstruel = correspond aux modifications qui surviennent dans l'utérus. La durée d’un cycle est de 28 jours en moyenne. 1- Phase menstruelle = relâchement de l'endomètre = règles (jours 1 à 5 ) 2- Phase de prolifération = épaississement de l'endomètre (jours 5 à 15 ) 3- Phase sécrétoire = production de l'endomètre continue (jour 15 à 28) l'endomètre se vascularise et sécrète un liquide riche en glycogène. S’il n’y a pas d'implantation d'embryon, l'endomètre se détache pour recommencer le cycle (ce sont les règles) Remarque : chez les animaux les menstruations ne sont pas toujours très visibles mais pendant la période de l'ovulation on observe souvent un comportement reproducteur (= chaleurs) : période d'œstrus.
Le cycle ovarien = correspond à l'ensemble des stades de maturation et de dégénérescence du follicule. Il se déroule en parallèle avec le cycle menstruel. Les cycles ovariens sont mis en place à la puberté et disparaissent à la ménopause. 1- Phase folliculaire = plusieurs follicules commencent leur croissance. L'ovocyte grossit et éventuellement seulement un des follicules qui a commencé cette croissance va continuer à croître. Les autres dégénèrent. Le follicule se creuse d’une cavité interne pleine de liquide et devient très gros. 2- Phase ovulatoire = se termine par l'ovulation, où la paroi du follicule se rompe et libère l'ovocyte. Le follicule reste dans l'ovaire et devient le corps jaune qui sécrète des hormones femelles pendant la phase suivante. 3- Phase lutéale = sécrétion d'hormones femelles (progestérone et œstrogènes)
D'autre part le cycle ovarien s'accompagne de modifications de certains organes dont l'activité est synchrone avec celle de l'ovaire : Cycle de la glaire cervicale. Cycle de la température corporelle. Cycle de la muqueuse vaginale (chez les animaux)
Cycle de la muqueuse utérine
Cycle des températures
Cycle de l’ovaire
Cycle des températures 37°C
Cycle de la glaire cervicale
Les cycles de reproduction chez la femme
3°) Sécrétion cyclique des hormones ovariennes : Deux hormones de nature stéroïde sont sécrétées : Œstrogènes (surtout l’œstradiol): produites par les cellules folliculaires de la granulosa et de la thèque interne. Progestérone : produites par les cellules lutéales (= du corps jaune). Avant la puberté il y a augmentation du taux d'œstrogènes (relation avec les caractères sexuels I et II) Dès la 1ère ovulation il y a apparition de progestérones. Au cours d’un cycle :
Pendant la phase folliculaire augmentation des œstrogènes puis chute avant l'ovulation. Pendant la phase lutéale augmentation de la progestérone et reprise des œstrogènes. En fin de cycles; en absence de fécondation diminution forte des taux des deux hormones menstruations.
Progestérone Œstrogènes
LH
Cycle des hormones ovariennes
FSH Cycle des hormones hypophysaires
Relation entre le cycle hormonal et le cycle menstruel Avant l'ovulation, les œstrogènes sécrétés par les follicules provoquent l'épaississement de l'endomètre. Donc la phase de prolifération est associée à la phase folliculaire et correspond à une préparation à l'implantation éventuelle d'un embryon Après l'ovulation des œstrogènes et la progestérone stimulent le développement et le maintient de l'endomètre (phase sécrétoire ) Donc cette phase est associée avec la phase lutéale. En fin de phase lutéinique, la baisse simultanée des taux d'œstrogènes et de progestérone (s’il n’y a pas de nidation) est responsable des règles (menstruations) = spasmes dans les artères de l'endomètre, ce qui arrête son irrigation. La dégénérescence de l'endomètre provoque son détachement de l'utérus et donc l'apparition d'un nouveau cycle menstruel.
4°) Contrôle hypothalamo-hypophysaire : Comme chez l'homme les deux hormones produites par l'anté-hypophyse sont la LH et la FSH Leurs sécrétions sont synchrones avec le cycle ovarien. Voir graphes Ces hormones sont sécrétées de manière pulsative mais la fréquence et l'amplitude des pulses sont plus ou moins important selon la période du cycle ovarien. La FSH (= follicle stimulating hormon) stimule le développement du follicule. La LH (= lutéïnising hormon) stimule la croissance des cellules folliculaires mais aussi leur transformation en corps jaune. Donc, la LH est à l’origine de la production de progestérone et d’œstrogène par le corps jaune. Le pic de LH correspond au déclenchent de l'ovulation : décharge ovulante. Comme chez le mâle, l'hypothalamus produit de la GnRH qui contrôle la production des hormones hypophysaires. .
5°) Rétrocontrôles complexes : Au cours d'un cycle : Le développement du follicule en fin de phase folliculaire provoque une production de + en + importante d'œstrogènes avec un maximum 36 heures avant l'ovulation. Cette augmentation provoque une rétroaction positive sur le complexe hypothalamo-hypophysaire Augmentation brutale de FSH et surtout de LH (= décharge ovulante) qui stimule encore plus le développement du follicule, provoquant sa rupture (= ovulation).
Dès l'ovulation il y a baisse très rapide de production des œstrogènes (due à l’éclatement du follicule) baisse simultanée de GnRH et donc FSH et LH. Pendant la phase lutéale le développement de + en + important du corps jaune permet une production importante de progestérone et d'œstrogènes rétroaction négative = « freinage » hypophysaire important. En fin de cycle, l'absence de nidation entraîne un effondrement du corps jaune diminution du taux de progestérone rétroaction négative sur la FSH (augmentation du taux de FSH ) Stimulation du développement d'un autre follicule... , etc...
