la régulation de la sécrétion des hormones sexuelles CORRECTION

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1 TD 4 la régulation de la sécrétion des hormones sexuelles CORRECTION Partie 1 : chez l Homme. Connaissances de départ : On sait qu à partir de la puberté - Les testicules produisent des (paroi des tubes séminifères) et de la testostérone (cellules de Leydig). - Que la testostérone est produite de façon continue mais pulsatile. Problème : quel est le rôle de la testostérone? Hypothèse : on suppose que chez l adulte, la testostérone contrôle la production des et l apparition des caractères sexuels. Construisez un tableau : 1. Proposez une (ou des) expérience(s) rigoureuse(s) pour tester votre hypothèse. A partir de vos propositions Ablation des testicules chez un individu pubère...(on supprime donc la testostérone mais aussi les tubes séminifères.!!!) PUIS Injection de testostérone (difficile sans testicules!!!!) Restauration des caractères sexuels La testostérone, produite par les testicules, stimulerait la mise en place des caractères sexuels. sexuels Mais vous n avez pas démontré la stimulation de la spermatogénèse Destruction sélective des cellules de Leydig chez un individu pubère (pas mal supprime la testostérone ß cellules de Leydig, mais maintient les tubes séminifères.) Puis injection de testostérone (on vérifie) Restauration des caractères sexuels et de la spermatogénèse la testostérone, produite par les cellules de Leydig, stimule les caractères sexuels et la spermatogénèse. sexuels et la spermatogenèse. Autre idée pertinente : Injection de testostérone à un individu prépubère (cellules de Leydig non actives et présence de tubes séminifères) sexuels et la spermatogenèse. 2. Pour chaque expérience donnez la conséquence prévisible : «si mon hypothèse est juste, je dois obtenir comme résultats :» 3. Appelez le professeur pour obtenir les résultats de votre (vos différentes) expérience(s) et complétez votre tableau en notant vos déductions. Nouvelles observations : 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* (doc1 annexe). Il est alors possible d améliorer l état des malades en réalisant des injections de produits extraits de l hypophyse. 1. Analysez ces résultats : je vois que l activité testiculaire (spermatogenèse et production testostérone à caractères sexuels )est stimulée par l hypophyse qui agit par voie sanguine. 2. Proposez une nouvelle hypothèse à tester. On suppose que l hypophyse produit une hormone qui stimule les testicules. 3. Complétez les tableaux d expériences au verso

2 1 ière série d expériences : quelle est l hypothèse testée? L hypophyse aurait une action sur les testicules s Ablation de l hypophyse Arrêt complet du fonctionnement testiculaire L hypophyse stimule les testicules Reprise de la par voie sanguine grâce à une hormone Injection d extraits hypophysaires spermatogenèse et produite en quantité précise correctement dosés à un animal de la sécrétion de hypophysectomisé testostérone Injection de deux hormones correctement dosées extraites de l hypophyse, LH et FSH, à un animal hypophysectomisé Reprise de la spermatogenèse et de la sécrétion de testostérone En fait 2 hormones : FSH et LH Bilan : quel est le rôle de l hypophyse? L hypophyse stimule les testicules grâce à 2 hormones (FSH et LH) qu elle produit en quantité précise. 2 ième série d expériences : quelle est l hypothèse testée? chaque hormone aurait une action précise sur les fonctions testiculaires (cellules cibles différentes) s Cellules germinales Au repos La LH stimule les cellules de Leydig à Injection de LH Cellules de Sertoli Peu développées production de testostéroneà caractères à un animal Cellules de Leydig Activées sexuels. impubère Caractères sexuels Développés Cellules germinales Activée La FSH stimule les cellules de Sertoli qui Injection de Cellules de Sertoli Développées participent à la spermatogénèse. FSH à un animal Cellules de Leydig Inactives impubère Caractères sexuels Absents On rappelle que les cellules germinales sont les cellules se divisant pour donner les gamètes, les cellules de Sertoli sont les cellules entourant les lors de leur formation et que les cellules de Leydig sont les cellules responsables de la synthèse de testostérone. Bilan : Quels sont les rôles de la FSH et LH? Sur quelles cellules cibles agissent-elles? - la LH stimule les cellules de Leydig à testostérone - la FSH stimule les cellules de Sertoli à spermatogénèse 3 ième série d expériences : quelle est l hypothèse testée? l hypothalamus Expérience Résultat Déductions Arrêt de la libération de Les neurones produisent (?) la FSH et LH Destruction de certains amas de LH et FSH par (mais la terminaison des neurones est loin de neurones hypothalamiques l hypophyse antérieure l hypophyse antérieure), ils sont indispensables Stimulation électrique de ces mêmes amas de neurones Hypophyse déconnectée de l hypothalamus par l insertion transversale d une lame de téflon dans la tige hypophysaire Prélèvement, à l aide d une canule très fine, de sang dans le réseau vasculaire de la tige hypophysaire Augmentation brutale de la libération de LH et FSH par l hypophyse Arrêt de la libération de LH et FSH par l hypophyse antérieure Possibilité d isoler une substance très active, la GnRH, déclenchant la libération des gonadostimulines. à cette production. L activité électrique des neurones à (?) production FSH et LH (mais même remarque) La tige hypophysaire est indispensable à la production des hormones : HTh et Hph doivent communiquer (voie sanguine?) Les neurones produisent une hormone (????) qui est véhiculée dans le système sanguin de l hypophyse et va stimuler la production de FSH et LH

3 Bilan : quel est le rôle de l hypothalamus? Comment agit-il? L hypothalamus stimule l hypophyse grâce à une neurohormone (hormone produite par un neurone) : la GnRH qui est véhiculée jusqu à l hypophyse où elle stimule la production de FSH et LH par des cellules spécialisées. 4 ième série d expériences : quelle est l hypothèse testée? La destruction d une zone de l hypothalamus entraîne un arrêt de la sécrétion des gonadotrophines hypophysaires. Chez un singe présentant une lésion de cette zone, on pratique des injections de GnRH (substance normalement sécrétée par cette zone) selon des modalités variables. Les résultats de ces expériences sont présentés dans le tableau suivant. Expériences Mode d administration de GnRH Perfusion continue Injection de 6 µg toutes les heures Injection de 6 µg toutes les 3 heures Injection de 6 µg tous les quarts d heure Injection de 0,6 µg toutes les heures Injection de 60 µg toutes les heures Résultats Taux sanguin des gonadotrophines hypophysaires Nul Normal Très faible Quasi nul Quasi nul Pratiquement normal Déduction : la GnRH n agit que si elle est sécrétée à des doses et avec une périodicité précise (6!g toutes les heures). Bilan : comment la GnRH doit-elle être produite pour être efficace? Sa sécrétion est donc pulsatile SYNTHESE 1 : complétez le schéma de synthèse. Nouvelles observations : On remarque que lors d une castration d autres paramètres sanguins sont modifiés : les taux de FSH et LH Conséquence de la castration d un mammifère adulte : 1. Analysez cette expérience. Je vois qu après la castration le taux de LH augmente (moyenne : 2,5à 15) La LH (et FSH) est alors sécrétée de façon pulsatile : 1 pic par heure. L injection de fortes doses de testostérone restaure une sécrétion «normale» 2. Proposez une hypothèse. La testostérone inhiberait l activité de l hypophyse. Sachant que la LH (et FSH)est stimulée par la sécrétion de GnRH, on peut supposer que c est la sécrétion pulsatile de GnRH qui commande la sécrétion pulsatile de LH. L hypothalamus serait aussi inhiber par la testostérone. On observe les mêmes résultats pour la FSH Expérience 1 : quelle est l hypothèse testée? L hypothalamus serait inhibé par la testostérone Chez un bélier, on met en place une canule permettant de prélever le sang au niveau de la tige hypophysaire. Après injection d une forte dose de testostérone, on enregistre un arrêt des pulses de GnRH. Déduction : la testostérone inhibe bien l activité des neurones hypothalamiques

4 Expérience 2 : quelle est l hypothèse testée? Les neurones hypothalamiques seraient des cellules cibles de la testostérone Chez une souris mâle castrée, on injecte dans la circulation générale de la testostérone marquée par un isotope radioactif. On réalise ensuite une autoradiographie d une coupe fine d hypothalamus. Les photographies ci-dessous présentent les résultats obtenus. Déduction : Les neurones hypothalamiques sont bien des cellules cibles de la testostérone, celle-ci se fixe sur ces cellules et modifie leur activité. BILAN : quel est le rôle de la testostérone mis en évidence? Quelles sont les cellules cibles de la testostérone? La testostérone inhibe l activité de l axe hypothalamo-hypophysaire. Elle se fixe sur les neurones hypothalamique et modifie leur activité (î ) cela à î de l activité des cellules de l hypophyse antérieurs à î de la FSH et LH = RETRO CONTROLE - SYNTHESE 2 : complétez le schéma de synthèse.

5 Schéma de synthèse : le contrôle hormonal du fonctionnement testiculaire Complexe Hypothalamo- hypophysaire HYPOTHALAMUS Neurones GnRH HYPOPHYSE Cellules FSH/LH - FSH TESTICULES LH Rétro contrôle négatif Cellules de Sertoli (paroi des tubes séminifères) Cellules de Leydig Testostérone SPERMATOGENESE Caractères sexuels L hypothalamus sécrète de la GnRH de façon pulsatile et stimule la sécrétion de la FSH et LH par les cellules de l hypophyse antérieure. La FSH stimule les cellules de Sertoli qui participent à la production des. La LH stimule les cellules de Leydig qui sécrètent de la testostérone qui - stimule la spermatogénèse et la mise place des caractères sexuels - inhibe en retour l activité du CHH : c est un retro contrôle négatif, la testostérone contrôle en retour sa propre sécrétion à Sécrétion constante (mais avec des pics ó sécrétion pulsatile de la GnRH)