CHAPITRE 1

 PARTIE A / Procréation et sexualité humaine



Chapitre 1  CORPS HUMAIN : DE LA FÉCONDATION A LA PUBERTÉ

BO 

Dans le champ biologique, l’identité sexuée est fondée sur le sexe chromosomique et génétique qui induit les caractéristiques sexuelles, anatomiques et physiologiques de la personne.


I.  ÉTAPE 1 : De l'identité sexuelle génétique à l'identité sexuelle gonadique 

L’identification du sexe d’un enfant peut se faire in utero par échographie dès le quatrième mois de grossesse. À ce stade, les gonades et organes génitaux externes jusqu’alors indifférenciés (=illustration de gauche) présentent une structure différenciée (=illustration de droite) c’est-à-dire soit masculine (testicule) soit féminine (ovaire). 

A)  la détermination génétique du sexe lors de la fécondation

La détermination du sexe de l’enfant se réalise dès la fécondation. 

En effet chaque gamète transporte un lot de 23 chromosomes et l’union des deux gamètes (ovule et spermatozoïde) rétablit le caryotype c'est à dire "reconstitue" les 46 chromosomes propres à l'espèce humaine (= 23 paires)

La comparaison des caryotypes ( ensemble des chromosomes ) d’un garçon et d’une fille révèle la présence de chromosomes sexuels appelés  gonosomes*  ou chromosomes sexuels identiques chez la fille XX et différents chez le garçon XY.

*par opposition, les autres 22 paires de chromosomes sont appelées autosomes. 

 La présence de chromosome Y, inexistant chez la fille, laisse supposer qu’il est responsable de la différenciation des gonades en testicules et donc de la mise en place de l’appareil reproducteur masculin. 

Quelques observations supplémentaires  : 

Vous remarquez que certains individus présentent des anomalies de caryotype ( ensemble des chromosomes ) qui permettent de confirmer le rôle de ce gonosome Y : 

Les individus atteints du syndrome de Klinefelter présentent un caryotype XXY et sont de sexe masculin tout en présentant quelques caractères secondaires féminins.  Charles II d’Espagne est un cas connu du syndrome de Klinefelter ayant un génotype XXY, avec des petits testicules, un développement de glandes mammaires. Il a été marié deux fois mais son absence de descendance est à l’origine de la fin de la lignée des Habsbourg en Espagne.

Il existe des individus mâles de caryotype XX qui possèdent sur l’un de leur gonosome X, un gène appelé SrY normalement présent à l’extrémité supérieure du gonosome Y. Cette translocation ( déplacement ) accidentelle chez le père du gène SrY du chromosome Y sur le chromosome X permet d’émettre l’hypothèse que c’est ce gène qui est responsable de la masculinisation des gonades c'est à dire transformation en testicules. Les aneuploïdies (X, XXY), les cas de mosaïcisme (présence dans le même organisme de cellules XX et XY), de chromosomes XX avec SRY fonctionnel ont permis de préciser de valider cette hypothèse.

L’étude génétique de sujets ayant une dissociation entre leur caryotype et leur phénotype (certains hommes XX ou femmes XY) a permis de préciser le segment du chromosome Y impliqué dans la phase de déterminisme testiculaire : il s'agit du gène SRY qui code pour un facteur de transcription. 

Précision sur le rôle du gène SRY : 

MAIS la différenciation des gonades bipotentielles respectivement en ovaires ou en testicules est plus complexe, car elle est multifactorielle :

Éléments d’observation :

Présence du gène SRY sur XY —> appareil masculin, production spermatozoïdes et testostérone

Présence du gène SRY sur XX —> appareil masculin, malformation, pas de spermatozoïdes, peu d’hormones sexuelles

Absence du gène SRY sur XX —> appareil féminin, règles, production ovules et hormones sexuelles

Absence du gène SRY et présence du gène RSP01 sur XX —> appareil féminin, règles, production ovules et hormones sexuelles

Absence du gène SRY et mutation du gène RSP01 sur XX —> appareil masculin, pas de spermatozoïdes, production d’hormones sexuelles

Interprétations :

La présence du gène SRY est responsable de la mise en place de l’appareil reproducteur masculin.

Les molécules exprimées à partir du gène RSP01 ont une importance dans la différenciation en appareil féminin. En leur absence (ou non-fonctionnelles), différenciation en appareil masculin. Donc un gène RSP01 fonctionnel est essentiel pour la différenciation en appareil féminin.

Conclusion : L’absence du gène SRY n’est pas la seule condition nécessaire à la différenciation en appareil reproducteur féminin. La différenciation des gonades est contrôlée par une dizaine de gènes, RSP01 est l’un des gènes initiant la différenciation en ovaires.


Chez les mammifères, les gonades se différencient soit en testicules soit en ovaires, un processus induit respectivement par les facteurs de transcription SRY et SOX9 dans les gonades XY, et R-spondin1 (RSPO1) dans les gonades XX. Cependant, le développement testiculaire peut s’opérer en l’absence de Sry et Sox9 dans les cas d’inversions de sexe résultant de l’absence de Rspo1 (mâles XX). Dans ce cas, le facteur de transcription SOX8 remplace SOX9 et permet la différenciation testiculaire. Ces travaux sont publiés dans la revue eLife.

Les cascades géniques ovariennes et testiculaires ont un double mécanisme d’action : les acteurs stimulent la différenciation de la gonade bipotentielle respectivement en ovaires ou en testicules, mais en plus ils inhibent simultanément la voie antagoniste. La différenciation de la gonade fœtale en testicule ou en ovaire dépend donc de la prépondérance de l’une ou l’autre des voies : on parle ainsi de « balance des sexes ».

En fonction du bagage génétique, des cascades géniques distinctes vont ainsi être initiées au sein des cellules des gonades bipotentielles : 

Dans la voie testiculaire, le gène SRY présent sur le chromosome Y déclenche l’expression du gène SOX9 qui va entraîner la différenciation testiculaire des cellules indifférenciées et bloquer celle qui aboutirait à des cellules ovariennes.

Dans la voie ovarienne, plusieurs cascades vont être initiées induisant une différenciation en cellules ovariennes et empêchant l’entrée dans la voie de différenciation testiculaire. De nombreux chercheurs ont émis l’hypothèse d’un gène de détermination ovarienne (équivalent au gène SRY de la de la voie testiculaire), nommé «facteur Z», qui initierait et contrôlerait l’expression de FOXL2 et RSPO1 dans l’ébauche gonadique XX.

voie ovariennE ⬆️ 

voie testiculaire  ⬇️

BILAN : 

Ainsi on peut affirmer que le sexe génétique d’un individu est responsable du sexe gonadique de celui-ci. 

MAIS on ne doit pas le restreindre de façon binaire mais le voir comme une balance de gène, donc si balance …  il peut y avoir équilibre.

D'autant que les aneuploïdies (X, XXY), les cas de mosaïcisme (présence dans le même organisme de cellules XX et XY), de chromosomes XX avec SRY fonctionnel s'ajoutent à cette balance.

NB : d'autres gènes entrent encore en jeu : le gène AZFa, normalement présent sur le chromosome Y, est important pour la fertilité de l’homme car il participe à la formation et à l’activation des cellules des tubes séminifères.


B)  la mise en place embryonnaire des voies et des organes génitaux

on note  : 

 Mode d'action d'une hormone  : une hormone est une molécule produite par une glande spécialisée, dite glande endocrine car elle secrète cette molécule dans le sang. L’hormone est alors transportée, à très faible concentration sanguine, dans l’organisme. Elle agit sur certaines cellules, celles qui sont capables de détecter sa présence grâce à des récepteurs spécifiques. Les cellules-cibles appartiennent à des organes-cibles dont l’activité est alors modifiée.

 ... allons à la découverte de son origine et de son utilité en étudiant les Freemartins


on peut donc conclure que la testostérone produite par les testicules à une action sur .... 

Ce sont les travaux d'Alfred Jost (1950) qui ont permis d'établir clairement que, chez tous les mammifères l'appareil génital se différencie dans le sens mâle sous l'influence des hormones secrétées par le testicule foetal, alors qu'il se différencie spontanément dans le sens femelle en l'absence de gonades mâles ou femelles:  

BILAN 1ʳᵉ PARTIE : 

Le testicule fœtal exerce donc deux sortes d'actions pendant la différenciation de l'appareil génital, d'une part, il provoque la disparition des canaux de Müller ( futures voies féminines) et d'autre part il est responsable du développement des voies mâles  et de la masculinisation du sinus urogénital et des organes génitaux externes ( différenciation des canaux de Wolff  ). Les expériences précédentes prouvent que ces actions sont contrôlées par deux substances différentes produites par le testicule foetal, dont une est la testostérone et l'autre un "facteur anti-Müllérien" ... celui qui nous "manquait " dans l'expérience C

Pour aller plus loin : ce sont les cellules de Sertoli primitives, qui, à partir de la septième semaine (chez l'homme) sécrètent le facteur anti-Müllérien, cette hormone provoque une régression rapide des canaux de Müller. Les cellules de Leydig, extérieures aux cordons séminifères, sécrètent, dès la sixième semaine, des quantités croissantes de testostérone, dont le taux atteint un maximum dans le sang foetal au début du deuxième trimestre, période essentielle de la masculinisation (voir document du paragraphe ci-dessous) 

CRITIQUE : c’est une vision androcentrée qui est proposée, les expériences d’ablation d’organes ne cherchent pas à attribuer un rôle à cette absence, mais bien à comprendre le rôle de l’organe qui vient d’être retiré. 

L’ablation d’un testicule menant à une différenciation féminine ne montre donc pas que la différenciation des femmes se fait en absence de testicules, mais que :

1- Le testicule est responsable de la différenciation des voies masculines ;
2- La différenciation en voie masculine nécessite des hormones testiculaires ;
3- La différenciation des voies féminines n’est pas contrôlée par des hormones.

De la même façon, les cas de testicule ne produisant pas d’AMH (ou une AMH non active), et présentant des structures dérivées de canaux de Müller, doivent permettre de préciser que la différenciation masculine est une différenciation qui nécessite des facteurs actifs, et non systématiquement que la différenciation féminine se fait en l’absence de ces facteurs.

BILAN 2ᵉ PARTIE : 

Les femmes n’ayant pas de testicules et donc ni AMH ni testostérone, il est peu rigoureux de penser que la différenciation des voies féminines chez la femme se fait « en l’absence de testostérone et d’AMH » ou « en l’absence de testicule ». Elle ne se fait tout simplement pas sous contrôle hormonal. C’est en revanche la différenciation des voies masculines qui nécessite des hormones. 

Retour sur les illustrations des échographies en parallèle avec les développements ou involutions des canaux de Wolff/Müller : 

Compléments au B : 

Évolution de la concentration en testostérone et en AMH chez le garçon avant la naissance :

Retour sur les Freemartins :

II.  ÉTAPE 2 : L'acquisition de l'identité sexuelle phénotypique secondaire à la puberté

Activité 1 - Les évolutions hormonales et structurelles au cours de la croissance

Activité 2 - L'apparition des caractères sexuels secondaires à la puberté

BILAN : 

Le passage de l'état d'enfant à celui d'adulte se caractérise par une série de transformations d'ordre physiques, sexuels et psychoaffectifs. 

La puberté correspond à la maturation des organes génitaux (caractères sexuels primaires) et l'apparition de particularités spécifiques au sexe (caractères sexuels secondaires) sous l'influence des hormones produites par les gonades.

À partir de la puberté, les testicules deviennent fonctionnels. Ils ont une double fonction :

– production continue de spermatozoïdes au niveau des tubes séminifères

– production de testostérone (hormone sexuelle masculine) par les cellules interstitielles

Chez les filles : ...

Activité 3a - Observation microscopique et enregistrement numérique d'une coupe transversale d'ovaire mature et de testicule mature

TP  : Observation microscopique de coupes de gonades (testicule et ovaire) 

dessin d'observation légendé et titré 

NB : notre support de lame est d'origine lagomorphique et incline à un biais qu'il nous faut corriger puisqu'elle présente à la fois des follicules murs et un corps jaune, coexistence qui ne se retrouve pas chez la femme.

Zoom sur les cellules de Sertoli et de Leydig 

Étapes de vos observations : 

BILAN des activités 

Les gonades inactives pendant l’enfance s'activent, ce qui est l’origine du déclenchement de la puberté ( via la production d'hormones, activité 1 )  et de modifications de la structure des gonades ( activité 1a et 1b ) 

La puberté est marquée par l'acquisition de la maturité sexuelle : les organes reproducteurs produisent désormais des gamètes.

Chez les adolescentes, les cycles sexuels ont débuté, marqués par la production périodique d'un ovule.

Chez les adolescents, les spermatozoïdes sont fabriqués en permanence par les testicules. En même temps, les sécrétions des glandes annexes (prostate, vésicule séminale) conduisent à la production de sperme.

BILAN de cette partie :       

MAIS IL NOUS FAUT ... 


Le sexe biologique est un continuum entre deux extrêmes. Sur le plan biologique, il existe des cas d’intersexuation qui peuvent parfois s’expliquer par des anomalies chromosomiques, génétiques voire hormonales.

Activité 3b - le rôle de l'hypophyse

Les médecins connaissent de nombreux cas de développement testiculaire insuffisant (hypogonadisme). L’atrophie des testicules est associée à des signes cliniques variés : stérilité, absence ou faible développement de caractères masculins... 

Ces cas sont souvent dus à un déficit d’origine hypophysaire. 

Il est alors possible d’améliorer l’état des malades en réalisant des injections de produits extraits de l’hypophyse : LH et FSH 

L’hypothalamus est une partie neuroendocrine du cerveau : il est constitué de neurones qui produisent des hormones.

L’hypophyse est une petite glande de la taille d’un pois, reliée à l’hypothalamus par la tige pituitaire (tige hypophysaire). 

Elle est formée de 2 lobes :  

 -l’adénohypophyse = hypophyse antérieure (adéno = glande) constituée de cellules endocrines qui synthétisent et libèrent 6 hormones différentes destinées à différents organes (hormones représentées par des flèches de couleur orange).

-la neurohypophyse = hypophyse postérieure qui est un prolongement de l’hypothalamus, donc c’est un tissu d’origine nerveuse

sur le doc 2 - ci-après-, il manque l'indication du récepteur sur les cellules cibles

 

À vous de jouer : 

A)  l'axe gonadotrope chez le mâle

Constats introductifs : apportez vos premières déductions 

Déduction : 


(Jouez le jeu et voyez si vous retrouvez par vous-même les déductions des 1eres et 2emes expériences .... et vérifiez vos déductions avec les corrections ci-dessous (notées en bleu) : 


BILAN 2 :

Rappel TP : localisation des cellules de Sertoli et de Leydig

Production de spermatozoïdes dans les tubes séminifères des testicules : 

Chez les hommes, la production des gamètes se fait en continu, de la puberté jusqu’à la mort. Parfois elle s’arrête avant le décès : on parle d’andropause. Les spermatozoïdes sont formés en 72 à 74 jours dans de nombreux tubes appelés tubes séminifères, à partir des cellules spécifiques appelées spermatogonies. 

CCL : on peut noter que chez l’homme, l'hormone FSH (Foliculo Stimulante Hormone) agit dans le testicule sur les cellules de Sertoli situées à l’intérieur des tubes séminifères. Ces dernières contrôlent la transformation de cellules germinales (les « spermatogonies ») en spermatozoïdes. Ce mécanisme s’appelle la spermatogénèse.    

 L'hormone LH (Lutéinisante Hormone) quant à elle, agit sur les cellules interstitielles ou cellules de Leydig. Elle active la production de testostérone qui elle-même agit sur les cellules de Sertoli.  

La production de testostérone est quasi constante durant la vie de l’homme. La testostérone est indispensable à la spermatogénèse, elle maintient les caractères sexuels secondaires et elle stimule le désir sexuel.

 LH et FSH sont des hormones qualifiées de « gonadostimulines » car elles stimulent les gonades (testicules et ovaires). Le terme de « gonadotropines » est aussi utilisé. 

Concentrations en GnRH, testostérone, LH 

Dosage sanguin de la testostérone, de la LH et de la GnRH

Les dosages sanguins de ces différentes hormones montrent un certain parallélisme et un ordre de progression.

En effet, on remarque une évolution similaire des taux sanguins de GnRH, de LH et de testostérone avec cependant un léger décalage de temps. Chaque hausse du taux de testostérone est suivie d’une baisse du taux de LH. Chaque hausse de LH est suivie d’une hausse de testostérone. 



Cette information laisse à penser que le système s’autorégule ...

NOTEZ BIEN CETTE INFO NOUS EN AURONS BESOIN POUR LE CHAPITRE SUIVANT

Pour vous en convaincre : Des expériences sur des rats confirment ces observations. Lors de l’ablation des testicules on note une augmentation du taux de LH et FSH dans le sang. Si on réalise une autogreffe ou que l’on injecte de la testostérone, les taux de LH et FSH reviennent à la normale. Si on réalise une ablation de l’hypophyse, on remarque une baisse du taux de LH et de FSH puis une baisse du taux de testostérone ce qui confirme l’action stimulatrice de l’hypophyse via la LH et la FSH sur la gonade masculine.

L’ablation de l’hypothalamus chez des rats provoque une baisse des taux de LH et de FSH.

Nous sommes donc face à un système réglé (le testicule) et un système réglant (l’hypophyse). Le taux de testostérone produite par le testicule exerce un rétrocontrôle dit « négatif » sur l’hypophyse car il freine la production de LH et de FSH. 

En décodé, un mécanisme de rétrocontrôle induit une diminution ou une augmentation des taux d'hormones dans le sang.

Le rétrocontrôle négatif aboutit à une diminution du taux d'une hormone dans le sang. Ainsi, l'augmentation du taux sanguin de testostérone, au-delà d'un certain seuil, freine la sécrétion de cette même hormone.

BILAN  :

la régulation du fonctionnement des appareils reproducteurs masculins fait intervenir des hormones produites par différents organes (Axe gonadotrope).

• Un dispositif neuroendocrinien faisant intervenir des cellules nerveuses productrices de neurohormones (GnRh, LH, FSH) localisées au niveau de l’hypothalamus et de l’hypophyse.

• Ces neurohormones véhiculées par le sang agissent sur le fonctionnement des gonades dont l’activité, notamment la production de gamètes et la production d’hormones, est modifiée en réponse.

• Les hormones endogènes produites par les gonades agissent en retour sur le cerveau dont sécrétoire de neurohormones sexuelles est à son tour modifiée.

CONTRÔLE DE LA FONCTION DE REPRODUCTION CHEZ LE MÂLE : 

B)  l'axe gonadotrope chez la femelle

1) la cascade hormonale 

Correction : 


2) zoom sur les cycles ovariens et utérins 

2a) les cycles ovariens

cf TP précédent 

Chaque  ovaire contient de nombreux follicules. Chaque follicule est constitué d’un ovocyte, et d’une couronne de cellules folliculaires.

Les gamètes se forment à partir d’un stock d’ovocytes constitués avant la naissance (1 million de futurs gamètes à la naissance puis 400000 à la puberté). Chaque ovocyte est alors entouré de cellules folliculaires pour former un follicule primordial (A1).

À partir de la puberté, les follicules primordiaux vont subir plusieurs étapes de maturation en lien avec la reprise de la méiose :  


 quelques chiffres : 

les cycles ovariens : 

Avant la naissance du bébé, ses ovaires produisent déjà des gamètes immatures : il s’agit des ovogonies. Les ovogonies commencent alors une première division cellulaire (méiose I) et deviennent des ovocytes de premier ordre. Cette division cellulaire est ensuite interrompue. Elle ne se poursuit qu’à partir de la puberté.







un moment important du cycle de l'ovaire : l'ovulation 

Au cours de cette maturation, les sécrétions hormonales ovariennes se mettent en place.

2b) les cycles utérins 


Les œstrogènes, principalement l'œstradiol, sont des molécules synthétisées dans les cellules de la granulosa et les cellules de la thèque interne des follicules. Ce sont en fait plusieurs molécules voisines, dont la principale est l'œstradiol. La progestérone est produite par les cellules du corps jaune des ovaires et par le placenta.

Petit retour sur la méiose… : 

Il est à noter qu'en cas de fécondation, c'est la pénétration du spermatozoïde qui déclenche la fin de 2ème division de méiose permettant l'achèvement de la méiose.

CONTRÔLE DE LA FONCTION DE REPRODUCTION CHEZ La femelle : 

BILAN  :

Dans la première partie du cycle féminin (phase folliculaire), les cellules folliculaires produisent des hormones appelées œstrogènes ou œstradiol qui vont permettre aux cellules de la muqueuse utérine de se développer. Après l’ovulation (2ème partie du cycle = phase lutéinique ou phase lutéale), c’est-à-dire après expulsion de l’ovule en dehors du follicule, le follicule change de couleur et d’activité et se met à produire, en plus des œstrogènes, de la progestérone. Il prend alors le nom de corps jaune. Cette progestérone induira une spiralisation des vaisseaux de la muqueuse utérine ainsi qu’une production par celle-ci de glycogène, sucre complexe utilisé par l’embryon dans les premiers stades de développement après la nidification et avant la mise en place du placenta. Conjointement, la progestérone inhibe les contractions du myomètre (rendant ainsi une nidation possible).

Certaines méthodes permettant d’aider les couples à procréer, reposent, elles aussi, sur l’utilisation d’hormones permettant ou favorisant la fécondation et/ou la gestation.

La compréhension des mécanismes de contrôle des fonctions de reproduction par les hormones sexuelles endogènes a permis de développer des méthodes de contraception régulière, de contraception d’urgence, de contragestion ou bien encore pour aider le traitement de l’infertilité et de la stérilité.

Ces dispositifs utilisent des hormones de synthèse exogènes qui leurrent notre système neuroendocrinien.

Ces molécules de synthèse exogènes présentent une structure comparable aux hormones endogènes, ce qui explique leur mode d’action.



Que diriez-vous d'analyser ce petit schéma simplifié ci-dessous ?

Au début de la phase folliculaire du cycle féminin, la faible concentration d’œstrogène induit un rétrocontrôle négatif sur la sécrétion de LH et de FSH par l’hypophyse. En grossissant, le follicule sécrète une plus forte quantité d’œstrogène, la concentration d’œstrogène augmente et un rétrocontrôle positif sur l’hypophyse se met en place. 

A contrario, un rétrocontrôle positif aboutit à une augmentation du taux d'une hormone dans le sang. Le mécanisme se déclenche lorsque le taux sanguin d'une hormone donnée atteint un certain seuil. Lorsque le taux des œstrogènes se maintient plus de 48 heures au-delà d'un certain seuil, cela provoque une augmentation de la sécrétion de LH par les cellules hypophysaires. Ces sécrétions plus importantes ont pour conséquence d'augmenter encore le taux d’œstrogène dans le sang. La concentration de LH et FSH se met donc à augmenter si bien qu’il y a un pic de sécrétion de ces hormones (LH et FSH) au 14ème jour ce qui déclenche l’ovulation. Après l’ovulation, en phase lutéale, les œstrogènes induisent un rétrocontrôle négatif sur l’hypophyse, de même que la progestérone qui est aussi responsable des modifications utérines.

Transition… rappelez-vous  ... chez le mâle 









n'aurions - nous pas encore à faire au rétrocontrôle ?


Voici des vidéos qui peuvent vous aider à comprendre la temporalité des phénomènes : 

https://www.reseau-canope.fr/corpus/video/le-cycle-ovarien-111.html  

puis

https://www.reseau-canope.fr/corpus/video/la-regulation-du-cycle-ovarien-112.html

et 

https://www.reseau-canope.fr/corpus/video/le-fonctionnement-du-testicule-42.html

 et quelques exercices quasi corrigés tirés de votre manuel sur les quels vous pouvez vous entraîner  :