SVT. Les Fonctions de Reproduction chez l Homme et la Femme : Régulation Physiologique de l Axe Gonadotrope

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1 Introduction (==> activité VII.1) Les Fonctions de Reproduction chez l Homme et la Femme : Régulation Physiologique de l Axe Gonadotrope Les appareils génitaux sont constitués de : Gonades : organes producteurs de gamètes et d hormones sexuelles : Chez l homme : les testicules qui produisent des gamètes (spermatozoïdes) et des hormones (testostérone) Chez la femme : les ovaires qui produisent des gamètes (ovocyte II) et des hormones (oestrogènes et progestérone). Voies génitales qui permettent le déplacement des gamètes et/ou de l embryon, voies aux quelles peuvent être associées des glandes : Chez l homme : les spermiductes ou canaux déférents (voies associées à des glandes : prostate, vésicule séminales) Chez la femme : les oviductes, l utérus (et le vagin). Les organes génitaux externes et organes de copulation : Chez l homme : le pénis (organe de copulation externe) Chez la femme : le vagin (organe de copulation interne) et des organes génitaux externes tels que lèvres et clitoris. Chez l homme le fonctionnement est continu de la puberté à la mort (parfois légère baisse de l activité du testicule (=andropause)) et chez la femme le fonctionnement est cyclique de la puberté à la ménopause. Quelles sont les caractéristiques de l activité testiculaire et de l activité ovarienne? Comment se fait la commande par les niveaux supérieurs (hypophyse et hypothalamus) de cette activité gonadique? Comment l activité gonadique contrôle -t-elle cette commande? On nomme «axe gonadotrope» les 3 niveaux hormonaux (gonadique, hypophysaire et hypothalamique) commandant ou contrôlant le fonctionnement de l appareil génital dans les deux sexes. I - Le fonctionnement de l appareil reproducteur (==> activités VII.2 et VII.3) A. La double activité continue du testicule (==> activité VII.2) 1) Activité exocrine du testicule : la production de gamètes a) - la constitution du testicule Le testicule est formé de plusieurs cavités ou lobules contenant des tubules repliés sur eux-mêmes : les tubes séminifères ; c est dans l épaisseur de la paroi de ces tubes que sa fait la formation (= spermatogenèse) des gamètes mâles. b) - une production massive de spermatozoïdes Le spermatozoïde est une cellule spécialisée comprenant : + une tête plus ou moins ovale (chez l homme) contenant l acrosome (contient des enzymes qui interviennent dans la fécondation : pénétration dans la membrane pellucide de l ovocyte) et un noyau haploïde, + une pièce intermédiaire, base du flagelle entourée d un manchon de mitochondries (production d énergie pour le fonctionnement du flagelle), + le flagelle qui assure la mobilité de cette cellule. Les spermatozoïdes produits par le testicule sont immobiles ; ils acquièrent leur mobilité au cours de la traversée de l épididyme sous l effet de sécrétions protéiques particulières. La production de spermatozoïdes est massive : 50 à 100 millions de spermatozoïdes / ml de sperme (= 10 % du sperme) ==> milliards de spermatozoïdes sont donc produits au cours de la vie d un Homme. Remarque : les 80 à 90 % de liquide du sperme sont le résultat des sécrétions des glandes annexes (prostate, vésicules séminales). Appareil génital et testicule testicule Canal déférent épididyme tube séminifère lobule p. 1

2 c) - la spermatogenèse La spermatogenèse se fait dans les parois des tubes séminifères et est sous la dépendance de grandes cellules : les cellules de Sertoli : + à la périphérie des tubes, les cellules germinales souches diploïdes (= spermatogonies) se multiplient activement par mitoses, + certaines de ces cellules (= spermatocyte) cessent de se multiplier, s enfoncent dans la paroi du tube en migrant vers la lumière. + elles y subissent d abord une méiose (spermatocytes [2n à 2 chromatides] ==> spermatide [cellule ronde à n chromosomes à 1 chromatide]), + puis une différenciation cellulaire (= spermiogenèse) au cours de la quelle elles se spécialisent : acquisition du flagelle, de l acrosome (spermatide ==> spermatozoïde) ; c est donc au cours de cette longue maturation que les spermatides acquièrent les caractéristiques structurales et fonctionnelles des spermatozoïdes. Les cellules de Sertoli jouent un rôle important dans la spermatogenèse (rôle nourricier, soutien des futur gamètes et action hormonale). 2) Activité endocrine du testicule : production de testostérone a) - les cellules sources La testostérone est produite par le tissu interstitiel, tissu qui occupe les espaces entre les tubes séminifères ; les cellules interstitielles qui produisent l hormone sont les cellules de Leydig ; la présence de nombreux vaisseaux sanguins dans le tissu interstitiel permet à l hormone d être véhiculée par le sang : d où l exportation rapide de l hormone et sa distribution à l ensemble des cellules cibles. b) - les quantités hormonales Spermatogenèse lumière Paroi du tube séminifère Spermatide à spermatozoïde spermatocyte Cellule de Sertoli spermatogonie vaisseau Cellule de Leydig La sécrétion de testostérone est considérée comme constante (elle oscille entre 3 et 10 ng/ml de sang) chez l homme adulte jusqu à l andropause. La testostérone est en fait libérée de façon intermittente, sur un mode pulsatile : les cellules de Leydig libèrent intensément la testostérone au cours de brèves périodes de quelques minutes (= pulse), périodes répétées toutes les 4 heures environ (le rythme des pulses est régulier). La testostérone est une hormone stéroïde de nature lipidique produite à partir du cholestérol. De nombreux facteurs modulent les taux de sécrétion : l âge, le stress, l activité physique Remarque : chez certains mammifères à reproduction saisonnière (ex : le cerf) la production de testostérone ne se fait que une ou deux fois par an. c) - les cellules cibles de la testostérone Ce sont les expériences de castration qui permettent de préciser quels sont les tissus cibles de la testostérone. Ces tissus cibles régressent sous l effet de la castration ; une greffe ectopique ou des injections hormonales de testostérone rétablissent les effets de la castration. La testostérone agit sur : + les cellules de Sertoli : la spermatogenèse est ainsi stimulée (on a en effet trouver de nombreux récepteurs hormonaux à la testostérone à l intérieur des cellules de Sertoli), + les glandes annexes de l appareil génital (vésicules séminales et prostate) ainsi que sur l épididyme (la fixation de la testostérone sur les récepteurs hormonaux de l épididyme active la synthèse protéique). + sur la libido (érection et éjaculation deviennent impossibles après castration), + sur les caractères sexuels II : pilosité, musculature, timbre de la voix, + sur le système nerveux central (des neurones du SNC posséderaient des récepteurs à la testostérone ce qui rendrait compte de l action de la testostérone sur le comportement sexuel : la testostérone jouerait alors en modulant le message nerveux). p. 2

3 B. Le fonctionnement cyclique de l ovaire et ses conséquences (==> activité VII.3) Chez la femme le fonctionnement de l' appareil reproducteur est cyclique (de la puberté à la ménopause*), sans oestrus mais marqué par l'apparition de menstrues ou règles ; Le cycle est dit menstruel. 1) Le cycle ovarien L ovaire produit cycliquement un gamète (= ovocyte I) et des hormones (oestrogènes et progestérone). A la naissance, l ovaire possède un stock déterminé d ovocytes qui ont été formés lors de la période fœtale. Chaque ovocyte I * est entouré de quelques cellules folliculaires et forme un follicule ovarien. A partir de la puberté et jusqu à la ménopause (= 50 ans), au cours d un cycle, seul un follicule ovarien termine son évolution débutée 3 mois plus tôt (les autres follicules dégénèrent). a) - au cours de la phase folliculaire (de durée variable, 12 à 18 jours) Avant le début du cycle, nous avons vu que des follicules (ovocyte + cellules folliculaires) sont présents ; au cours de cette phase, un seul follicule se développe en subissant l évolution* suivante : + les cellules folliculaires se multiplient par mitose, + puis elles se différencient : - au centre du follicule : en granulosa, - en périphéries : en thèques interne (cellules granuleuses) et en thèque externe (fibreuse), + il se forme progressivement des cavités de liquide qui progressivement fusionnent entre elles pour donner l antrum. A terme, à la fin de la phase folliculaire, le follicule mûr (= follicule de De Graaf) fait 2 cm ; la granulosa est alors un ensemble de 50 millions de cellules. Ce follicule fait alors saillie à la surface de l ovaire et au 14ème jour du cycle, le follicule se rompt et libère un ovocyte entouré de quelques cellules folliculaires (= couronne radiée) ; ces cellules sont alors récupérées par le pavillon des trompes : c est l ovulation. Cette rupture est provoquée par un événement hormonal qui sera vu plus loin. b) - au cours de la phase lutéale (de durée constante : 14 jours) Le reste du follicule se transforme en corps jaune* (lutéale, du latin luteus, «jaune») : les cellules de l ancien follicule subissent en effet une nouvelle différenciation et se transforment en cellules lutéales ; au centre du corps jaune : le coagulum central. En fin de cycle, s il n y a pas eu fécondation, le corps jaune régresse et donne le corps blanc (= corpus albicans) qui dégénère vite. Ménopause : du grec mênos, "mois" et pausis, "cessation" : cessation de la fonction ovarienne marquée par l'arrêt définitif de la menstruation qui se produit entre 45 et 55 ans ; la durée des cycles est fonction de l'âge : ans : 34 j ± ans : 31 j ± ans : 30 j ± ans : 28 j ± 4 ovocyte I : cette cellule a commencé sa méiose, bloquée à la fin de la prophase de la 1 ère division méiotique; la méiose reprend son cours normal une vingtaine d'heures avant l'ovulation sous l'effet du pic de LH et c'est le contact ultérieur d'un spermatozoïde qui permettra l'achèvement de cette méiose. Atrésie folliculaire : A la naissance chaque ovaire contient 1 million d'ovocytes ; à la puberté ovocytes : donc de la naissance à la puberté beaucoup dégénèrent ; après la puberté, au début de chaque cycle, de nombreux follicules se développent, mais dès le 5 / 6 ème jour un seul prend le pas et poursuit son développement les autres dégénèrent (= atrésie folliculaire) ; 3 à 4 mois auparavant plusieurs follicules primordiaux ont évolué en follicules primaires, puis en follicules secondaires et enfin en follicule tertiaire ou cavitaire; c'est donc l'un seulement d'entre eux qui évolue pendant le cycle, les autres disparaissant (atrésie) Évolution folliculaire: phase folliculaire (= pré ovulatoire) durée : 12 à 17 jours chez la femme ou la guenon (cycle de 26 à 31 jours), 4 jours chez la brebis (cycle de 18 jours) et 3 jours chez la ratte (cycle de 4 jours). caractéristiques : les cellules folliculaires qui accompagnent l'ovocyte se divisent activement (mitoses) et se différencient. les divers types de follicules : + follicule primordial (30 µm) : quelques cellules folliculaires aplaties non jointives entourent l'ovocyte I. + follicule primaire (50 µm) : une couronne de cellules folliculaires cubiques et jointives entourent l'ovocyte I. + follicule secondaire (100 µm) : - plusieurs couches de cellules jointives forment la granulosa. - autour de la granulosa, les cellules se différencient en deux couches ou thèques (une thèque interne granuleuse et un thèque externe fibreuse). - l'ovocyte I se retrouve au centre de ces structures. + follicule tertiaire ou cavitaire (300 µm) : - multiplication cellulaire de la granulosa et des thèques. - la granulosa se creuse de cavités remplies de liquide folliculaire. - l'ovocyte est toujours au centre de ces structures. + follicule mûr de De Graaf (16000 à µm soit 16 à 22 mm) : - augmentation en 14 jours du volume du follicule qui fait saillie à la surface de l'ovaire. - les cavités fusionnent pour former l'antrum rempli de liquide ; ce liquide crée une forte pression interne responsable de l'expulsion ovocytaire ; cette ovulation marque la fin de la phase folliculaire. - l'ovocyte, sous l'action hormonale du pic de LH subit la 1 ère division de méiose (émission de premier globule polaire) et donne l'ovocyte II, bloqué en métaphase de 2 ème division. Follicule cavitaire Follicule primordial Le corps jaune : pendant la phase lutéinique (= phase post ovulatoire) dont la durée est de stable (14 jours), les cellules du follicule se réorganisent pour former le corps jaune (20 à 30 mm) : + rétraction de la cavité folliculaire. + les cellules de la granulosa grossissent et se chargent d'une substance jaune + les cellules de la thèque interne prolifèrent et s'insinuent dans l'ancien follicule. + des vaisseaux sanguins s'insinuent aussi dans le corps jaune Follicule I p. 3

4 2) Le cycle hormonal Comme le testicule, l ovaire exerce une activité endocrine : il produit 2 hormones : oestrogènes et progestérone ; la sécrétion est cyclique. a) - les hormones Les oestrogènes sont produites par les cellules de la granulosa, les thèques internes et les cellules lutéales. La progestérone est produite par les cellules lutéales. Ces hormones comme la testostérone sont des stéroïdes (édifice moléculaire bâti à partir du cholestérol). b) - les taux de secrétions Deux maxima de sécrétion pour les oestrogènes : à la fin de la phase folliculaire et au milieu de la phase lutéale ==> cela correspond au maximum de cellules sécrétrices présentes respectivement dans le follicule et le corps jaune. Un maximum de sécrétion pour la progestérone (milieu de la phase lutéale) ==> maximum de croissance du corps jaune. Absence de progestérone pendant la phase folliculaire ==> absence de cellules lutéales. Chute des concentrations plasmatiques des hormones ovariennes en fin de cycle liée à la régression du corps jaune. 3) Le cycle des effecteurs (utérus, vagin et glaire cervicale...) Tous ces effecteurs subissent également un cycle préparant l appareil reproducteur d abord à la fécondation puis à une nidation éventuelle. a) - le cycle utérin L utérus est un organe creux constitué d un muscle (= myomètre), tapissé intérieurement par l endomètre ou muqueuse utérine. On distingue 3 phases : La phase menstruelle (3 à 5 jours) au cours de la quelle une partie de l endomètre est détruit, éliminé sous forme de matières sanguines (= menstrues). La phase proliférative, après les règles, pendant la phase folliculaire, phase au cours de laquelle l endomètre se reconstitue : + il s épaissit et passe progressivement de 0,5 mm à 3 à 5 mm d épaisseur, + des glandes en tubes se forment : elles deviennent de plus en plus longues et sinueuses, + des vaisseaux sanguins apparaissent et les artérioles se spiralisent peu à peu. Lors de la phase lutéale, à partir du 21ème jour, l endomètre est au maximum de son épaisseur et les glandes en tube de l endomètre sécrètent du glycogène (pour nourrir l embryon pendant sa phase libre) ; la muqueuse présente alors un aspect en dentelle (= dentelle utérine) compte tenu du grand nombre de cavités prêtes à accueillir l embryon. Remarque : le muscle utérin subit aussi une évolution : sa tonicité est maximale à l ovulation (les contractions utérines facilitent alors la progression des spermatozoïdes) ; au contraire, en phase lutéale, cette tonicité cesse : c est la condition sine qua none pour l implantation de l embryon. b) - le cycle de la glaire cervicale glaire cervicale : sécrétions de fibres protéiques dont il est possible de suivre au cours du cycle: la quantité émise (maillage serré ou lâche), l'aspect, le ph, la filance (aptitude à s'étirer en fil). Pendant le cycle, on assiste à l'évolution suivante de la glaire cervicale : + phase préovulatoire : la densité de la trame diminue et les mailles augmentent au cours de cette phase : au tout début de la phase folliculaire la densité est importante et le maillage est faible s'opposant naturellement au passage des spermatozoïdes. + à l'ovulation : le maillage est tel que les spermatozoïdes peuvent franchir facilement cette barrière (le diamètre des mailles étant plus important que la tête des spermatozoïdes) et la densité faible. + phase postovulatoire: le maillage se ressert de nouveau s'opposant au passage des spermatozoïdes et des microorganismes. Les cellules du col de l utérus fabriquent un mucus (liquide visqueux) ou glaire cervicale* constituée d un réseau de fibres protéiques, sorte de barrière physique entre utérus et vagin. En dehors de la période ovulatoire, le maillage de cette glaire est serré (2 à 6 µm) et devient lâche (15 à 20 µm) lors de l ovulation facilitant ainsi le transfert des spermatozoïde(tête:5µm). p. 4

5 c) - le cycle des autres effecteurs (vagin) : hors programme Le vagin est tapissé de plusieurs couches de cellules superficielles qui proviennent de la multiplication et de la différenciation cellulaire des cellules basales et qui constituent la muqueuse vaginale. L'épaisseur de cette muqueuse est maximale à l'ovulation et favorise l' intromission (voir informations ci-contre) (hors programme) 4) Synchronisme des cycles par les hormones ovariennes L ablation des ovaires (= ovariectomie) provoque un arrêt du cycle des effecteurs. Des injections hormonales Œstrogène/ Progestérone rétablissent plus ou moins bien les cycles selon les protocoles d injection. Les oestrogènes agissent sur : + la mise en place des caractères sexuels II au cours de la puberté et de leur maintien chez l adulte, + sur la réparation de l'endomètre utérin après les règles et son épaississement (prolifération de la muqueuse utérine), contribuant ainsi au développement des glandes utérines, + sur les sécrétions des glandes du col utérin (le pic d'oestradiol joue sur les sécrétions du col de l'utérus donc les sécrétions de mucus cervical qui devient perméable aux spermatozoïdes), + l'oestradiol joue sur la tonicité du muscle utérin (myomètre) facilitant le déplacement des spermatozoïdes, + les glandes mammaires, + le métabolisme (rétention en eau et en sel) remarque: - l'oestradiol chez les animaux provoque les périodes de chaleur (=oestrus) : leur cycle est dit oestrien La progestérone agit sur : + l endomètre, si celle-ci a subit une action antérieure des oestrogènes (cf. activité VII-3) : la progestérone est ainsi responsable de la spiralisation des artères et le contournement des glandes et leur sécrétion de glycogène (= lait utérin), + la diminution des sécrétions du mucus cervical (resserrant le maillage et formant une barrière aux spermatozoïdes ou microorganismes), + l inhibition de la contraction du muscle utérin, + la prolifération des acini (cellules productrices du lait maternel) dans les glandes mammaires, + action thermogène (ce qui explique l augmentation de la température de 0,5 C pendant toute la phase lutéale). c'est la chute hormonale, en cas de non fécondation qui provoque la régression brutale de la muqueuse utérine (règles ou menstrues) ; en cas de fécondation, le corps jaune persiste et ses sécrétions hormonales (oestrogène + progestérone) se poursuivent et maintiennent les structures utérines. II - La commande de l appareil reproducteur par le complexe hypothalamohypophysaire (==> activité VII.4) A. Le niveau de commande hypophysaire (2 ème niveau de l axe gonadotrope) 1) l hypophyse L hypophyse est une petite glande de la taille d un pois appendue à la base du cerveau et constituée de 2 parties : + l antéhypophyse (= adénohypophyse) est constituée de cellules glandulaires typiques, + la posthypophyse (= neurohypophyse)est constituée de neurones. L hypophyse est reliée au cerveau (hypothalamus) par la tige pituitaire. Des vaisseaux sanguin de type système porte hypothalamohypophysaire relient l hypothalamus à l hypophyse antérieure. 2) les sécrétions hypophysaires commandent les gonades Expérimentalement on met en évidence cette commande des gonades par les sécrétions hypophysaires par l expérience d ablation de l hypophyse (= hypophysectomie) qui arrête le fonctionnement de l appareil reproducteur mâle et femelle. Les injections hypophysaires ou les greffes ectopiques d hypophyse (dans une région proche du cerveau) rétablissent le fonctionnement des appareils reproducteurs. L'hypophyse agit sur les gonades par des hormones : les hormones hypophysaires (= gonadostimulines ou gonadotrophine car stimulent la croissance des gonades); Cycle vaginal : on peut suivre cette évolution par prélèvement cellulaire ou frottis vaginaux ; ces examens doivent être régulièrement -une fois par an - réalisés par les gynécologues. Après coloration les cellules basales (non différenciées) apparaissent vertes et les cellules différenciées roses; + phase pré ovulatoire : augmentation de nombre de cellules différenciées qui passent de 20 à 50% des cellules présentes + phase post ovulatoire : chute du nombre de cellules différenciées de 50% à 15 %. p. 5

6 2) les sécrétions hypophysaires commandent les gonades Ces hormones sont des polypeptides : FSH (Follicule Stimulating Hormone) et LH ( Luteinizing Hormone). Ces deux hormones agissent sur la fonction reproductrice de gamètes et sur la fonction hormonale de la gonade. Relation hypothalamus et hypophyse : sécrétions pulsatiles Remarque : demi-vie de la FSH = 170 minutes et LH = 60 minutes Chez l homme : + LH agit uniquement sur les cellules de Leydig, en stimulant la production de testostérone et par là régit tout le fonctionnement de l appareil génital. + FSH agit uniquement sur les cellules de Sertoli, elle est donc indispensable dans la réalisation complète de la spermatogenèse. La production des spermatozoïdes dépend donc directement de FSH et indirectement de LH par l intermédiaire de la testostérone. Chez la femme : + FSH stimule la croissance folliculaire (surtout dans sa maturation), + La sécrétion d œstradiol par les follicules en croissance dépend de la double action de FSH et de LH, + L importante sécrétion de LH vers le 14e jour du cycle (= pic de LH) déclenche l ovulation (on parle de pic ovulatoire ou décharge ovulatoire), déclenche la reprise de la méiose de l ovocyte I (mais nouveau blocage en métaphase II) et permet la transformation du follicule de De Graaf en un corps jaune fonctionnel, sécréteur de progestérone et d œstradiol (les cellules de la granulosa se transforment sous l effet de la LH en cellules lutéales) ; la LH agit pendant la phase lutéale sur la sécrétion de progestérone par le corps jaune. Modalités de sécrétions : + La LH et la FSH sont sécrétées de façon pulsatile dans les 2 sexes (chez l Homme, les pulses de testostérone suivent celles de LH (cf. schéma) + chez la femme, la fréquence et l amplitude des pulses varie au cours du cycle. C est l augmentation de la fréquence et de l amplitude de ces pulses à l approche de l ovulation qui provoque le pic de sécrétion de LH) B. Le niveau de commande hypothalamique (1 er niveau de l axe gonadotrope) 1) mise en évidence L hypothalamus possède dans le noyau arqué des neurones hypothalamiques jouant un rôle majeur dans la commande de l appareil reproducteur. Leur destruction (par la chaleur) stoppe les sécrétions des gonadostimulines hypophysaires et donc le fonctionnement de l appareil reproducteur mâle et femelle. Des stimulations électriques augmentent au contraire les sécrétions hypophysaires. 2) les sécrétions hypothalamiques Des connexions vasculaires relient l hypothalamus à l hypophyse et d autre part l hypophyse ne fonctionne que si elle est associée à l hypothalamus (une greffe de l hypophyse n est efficace que si elle est réalisée à proximité de l hypothalamus). On parle donc complexe hypothalamo-hypophysaire Les neurones hypothalamiques ont une arborisation terminale au contact du réseau capillaire de la tige hypophysaire. Ces neurones hypothalamiques émettent à intervalles réguliers des salves (bouffées) de potentiels d action qui déclenchent à l extrémité de l axone, la libération pulsatile d une neurohormone, la GnRH ( = Gonadotrophine Releasing Hormone) ; cette GnRH est produite dans les corps cellulaires de ces neurones. Celle-ci passe dans les sang du système porte et gagne l hypophyse antérieure où elle stimule la sécrétion pulsatile des hormones hypophysaires (FSH et LH). ==> l activité pulsatile de l hypophyse et des gonades est donc la conséquence de l activité hormonale de l hypothalamus. [chez la femme, il existe un rythme pulsatile de sécrétion de GnRH ; ce rythme est maximal en période pré ovulatoire. p. 6 L hypothalamus : Structure nerveuse, située à la face ventrale de l encéphale. Elle rassemble les corps cellulaires de nombreux neurones originaux par leur mode de communication avec les autres cellules. Leurs axones font synapse avec des capillaires sanguins dans lesquels ils sécrètent de petits polypeptides en guise de neurotransmetteur : on les qualifie donc de cellules neurosécrétrices. Chez la femme comme chez l hommes, la sécrétion de GnRH est pulsatile. La fréquence est d environ un pulse toute les 90 minutes. Cette pulsatilité a pour origine l existence d un rythme propre aux cellules hypothalamiques, synchronisé par l action de très nombreux autres neurones d origine cérébrale. C est le caractère pulsatile de la sécrétion qui confère à la GnRH sa capacité à activer les cellules gonadotropes de l hypophyse.

7 ˆ SVT le transport de la GNRH de l hypothalamus à l hypophyse est donc rapide et l action de la GnRH est locale ce qui explique que les greffes ectopiques d hypophyse ne fonctionnent qu à proximité de l hypothalamus. La GnRH (= gonadolibérine) n est pas un neurotransmetteur mais une (neuro)hormone. 3) Influence du SNC sur l hypothalamus Les neurones hypothalamiques sont en relation avec de nombreuses régions du cerveau, en particulier avec le système limbique qui gère les émotions. Ces neurones reçoivent donc en permanence par l intermédiaire des autres neurones cérébraux des informations et une véritable «pluie» de neurotransmetteurs variés libérés au niveau des synapses (cf. Cours de 1ère S) agissent ainsi sur les neurones hypothalamiques : adrénaline et noradrénaline stimulent les sécrétions de GnRH mais la dopamine, au contraire l inhibe. D autres facteurs externes comme les stimuli sensoriels en provenance de l environnement (odeur, photopériode - lumière), des états émotionnels particuliers, la fatigue ou l usage de médicaments influencent indirectement l activité du complexe hypothalamo-hypophysaire. Tous ces facteurs internes et externes influencent donc l émission des bouffées de PA par les neurones hypothalamiques et donc les pulses de GnRh et à partir de là, ils sont susceptibles d entraîner une perturbation des cycles et un retard sinon une précocité des règles. III - Le contrôle du système de commande par les gonades (==> activité VII.4) 1) Mise en évidence Trois arguments montrent l action des hormones sexuelles sur le système de commande (hypothalamus et hypophyse) : L'ovariectomie ou la ménopause (qui se traduisent par une chute d'hormones ovariennes : Oestrogène et Progestérone) et la castration (ablation des testicules) ont pour conséquence : Rétrocontrôles + une augmentation de la taille de l'hypophyse (= hypertrophie de l hypophyse), + une hypersécrétion de gonadolibérine et gonadostimulines (FSH et LH). Il existe des récepteurs hormonaux aux hormones sexuelles (testostérone / oestrogènes au niveau de l'hypophyse et de l'hypothalamus. L 'injection d'oestrogène supplémentaire (à condition que les doses ne dépassent pas une certaine concentration) ou de testostérone stoppent les pulses de GnRH et par suite celles de FSH et de LH (cf. graphes ci-contre). On nomme rétroactions ou rétrocontrôles ces actions des hormones sexuelles sur le système de commande. 2) Les rétrocontrôles négatifs Chez l Homme, la testostérone exerce en permanence une rétroaction inhibitrice dite négative sur le complexe Hypothalamohypophysaire. [remarque : selon certains auteurs, cette action se ferait sur des neurones faisant synapse inhibitrice sur les neurones hypothalamiques] ==> ce mécanisme assure une testostéronémie constante : toute variation est ainsi corrigée par le rétrocontrôle négatif. Chez la femme, il en est de même et le rétroaction est généralement négative : Oestrogènes et progestérone agissent sur le complexe hypothalamo-hypophysaire pour freiner la production de FSH/LH ==> amortissement des variations. Cette rétroaction négative se fait pour des taux hormonaux d oestrogènes < 200 pg / ml. 3) Une rétroaction ponctuellement positive chez les femelles l avant-veille de l ovulation Chez la femme comme chez de nombreuses femelles de primates, pour des taux élevés d oestrogènes (> 200 pg/ml) - cette hypersécrétion d oestrogènes est consécutive au grand nombre de cellules de la granulosa dans les follicules mûrs - il y a stimulation (et non plus inhibition) de l activité hypophysaire ==> la production de LH s emballe ==> pic de LH ovulatoire. C est le pic d oestradiol au 12ème jour qui provoque le pic de LH au 13ème jour qui à son tour provoque l ovulation au 14ème jour. Les variations cycliques régulières des concentrations plasmatiques des hormones ovariennes sont liées à une succession de rétroactions négative et positive entre les ovaires et le complexe hypothalamo-hypophysaire : la chute des concentrations des hormones ovariennes en fin de cycle menstruel lève l inhibition exercée sur le complexe hypothalamo-hypophysaire. L augmentation modérée de la concentration de FSH, qui en résulte, entraîne la croissance d une cohorte de follicules. La sécrétion d œstradiol par ces follicules est stimulée par FSH et LH. L augmentation de la concentration d œstradiol entraîne (6e-7e jour), par rétroaction négative, une baisse de la sécrétion de FSH. En conséquence, tous les follicules sauf le dominant, dégénèrent. Le follicule dominant arrivé à maturité sécrète beaucoup d œstradiol. Le pic d œstradiol, par rétroaction positive déclenche le pic de LH qui provoque l ovulation. La sécrétion basale de LH pendant la phase lutéale stimule la production de progestérone et d œstradiol par le corps jaune. La rétroaction négative de la progestérone et de l œstradiol sur le complexe hypothalamo-hypophysaire maintient durant toute la phase lutéale, la concentration de FSH sous le seuil nécessaire à la croissance folliculaire. L alternance des rétrocontrôles négatifs et positifs p. est 7 donc responsable des rythmes cycliques ovarien et utérin.

8 Axe gonadotrope FSH Neurones hypothalamiques GnRH Cellules hypophysaires HYPOTHALAMUS HYPOPHYSE Sertoli Leydig GONADES Cellules Granulosa Neurones hypothalamiques + GnRH + LH + + Spermatogenèse + testostérone testostérone FSH (LH) oestrogènes Cellules hypophysaires + LH ovulation Cellules lutéales + LH Progestérone oestrogènes Prostate Vésicules séminales Conclusion. La régulation résulte d un couplage entre deux systèmes : + un système réglé : le taux hormonaux gonadique (exemple : testostéronémie, organes et fonctions biologiques), + un système réglant : la valeur du paramètre à régler (testostéronémie / taux d oestrogènes et de progestérone) est captée et comparée à une valeur de référence (= valeur consigne). Remarque : si cette valeur détectée s écarte de la valeur consigne, elle est corrigée par le système réglant : la valeur du paramètre à régler s aligne sur la valeur de consigne. On nomme servomécanisme biologique un tel système ou le système réglant est asservi aux variations du système réglé (testostéronémie/ taux d oestrogènes et de progestérones). Remarques : la valeur de référence (= valeur consigne) peut être modifiée : + à la puberté (elle est alors augmentée) + reste constante chez l Homme de la Puberté à la mort, + est périodiquement modifiée chez la femme lors du cycle. EFFECTEURS L axe gonadotrope : un système de régulation Utérus / Vagin / Glaire cervicale p. 8