1. Objectifs : Objectifs de savoir: Décrire la structure histologique de l'ovaire. Observer et décrire la folliculogenèse et identifier ses différents stades. Expliquer les étapes de l'ovogenèse et ses particularités. Dégager les caractéristiques du gamète femelle. Décrire les cycles sexuels de la femme. Mettre en relation les cycles sexuels de la femme avec les modifications de l'utérus. Préciser les rôles biologiques des hormones ovariennes et déduire le déterminisme de la menstruation. Expliquer la régulation du cycle sexuel et en déduire la synchronisation entre les activités ovariennes, hypophysaires et hypothalamiques. Objectifs de savoir faire: Identifier et annoter une coupe d'ovaire. Schématiser et annoter le follicule mûr. Faire un schéma récapitulatif expliquant les étapes de l'ovogenèse et ses particularités. Dégager les particularités cytologiques et chromosomiques de l'ovocyte II. Schématiser le cycle utérin. Établir un schéma bilan expliquant les relations physiologiques entre les différents organes impliqués dans le fonctionnement de l'appareil reproducteur féminin et sa régulation. I
2. Introduction : La puberté s'accompagne chez la femme de l'apparition de nouveaux caractères (pilosité, changement du timbre de la voix, développement des seins, élargissement du bassin etc...) et en particulier les premières règles ou menstruations (Phénomène physiologique caractérisé par un écoulement sanguin périodique, se produisant chez la femme, lorsqu'il n'y a pas eu fécondation, de la puberté à la ménopause). Dans certains cas de malformations des ovaires, ces manifestations externes peuvent ne pas apparaître. 1) Quelle est la structure de l'ovaire? 2) Quelles sont les particularités du gamète femelle? 3) Où et comment se forme le gamète femelle? 4) Quels sont les phénomènes qui se déroulent dans les organes sexuels de la femme? 5) Quel est le déterminisme de la menstruation? 6) Comment se fait le contrôle de la fonction reproductrice chez la femme? 3. Activités envisageables : 3.1 Les fonctions de l'ovaire : 3.1.1 Fonction exocrine des ovaires: Activité1 : structure de l'ovaire Faire une observation microscopique de coupes d'ovaire et/ou examiner des transparents ou des diapositives de coupes d'ovaire. Le document ci-contre montre une coupe d'ovaire observée au microscope, le document ci-dessous est un schéma regroupant les structures observables dans un ovaire pubère. II
Annoter le schéma et dégager la structure de l'ovaire. Activité2 : la folliculogenèse et le devenir des follicules. Exercice intégré: le document suivant présente les structures de la zone corticale de l'ovaire: III
1) Identifier les différents types de follicules et expliquer leur évolution. 2) Décrire et schématiser la structure d'un follicule mûr. 3) Comparer le follicule mûr et le corps jaune et dégager le phénomène de l'ovulation. Résumé: une coupe d'ovaire pubère montre 2 régions : - La zone médullaire formée d'un tissu conjonctif richement vascularisé. - La zone corticale contenant des structures ovariennes (follicules de différentes tailles et parfois un corps jaune). Structures ovariennes Follicule primordial Follicule primaire Follicule secondaire Constitution Ovocyte I entouré de quelques cellules folliculaires Ovocyte I entouré d'une couche entière et régulière de cellules folliculaires - Ovocyte I plus volumineux entouré de la zone pellucide - Quelques couches de cellules folliculaires formant la granulosa - Apparition de thèques indifférenciées -Ovocyte I plus volumineux Follicule tertiaire Follicule mur ou de De grâaf Corps jaune - Apparition de plusieurs cavités dans la granulosa - Développement et différentiation des thèques (thèque interne et thèque externe) - Fusion des cavités folliculaires pour former l'antrum - L'ovocyte entouré de sa corona radiata finit par se détacher et flotter dans l'antrum - Thèque externe - Cellules lutéales IV
Activité 3 : l'ovogenèse. Le schéma suivant résume les étapes de l'ovogenèse: 1. Dégagez, à partir du schéma, les étapes de l'ovogenèse chez la femme. 2. Le document suivant représente la comparaison entre spermatogenèse et ovogenèse : a) Comparez l'ovogenèse à la spermatogenèse. Précisez les particularités de l'ovogenèse. b) Etablir le lien entre l'ovogenèse et la folliculogenèse. 3. Complétez le schéma ci-dessous qui représente l'ovocyte II au moment et après la fécondation, en représentant les chromosomes (pour simplifier on se limitera à 2n = 6): V
4. Complétez le tableau suivant (schématisez les étapes de l'ovogenèse) : Multiplication Mitoses Vie foetale Accroissement et maturation Début de prophase I R E P O De la puberté à la ménopause: 1 gamète par cycle Accroissement et cytodifférenciation Maturation (méiose) Division réductionnelle Division équationnelle S Ovogonies (2n) Ovocyte I (2n) 1er blocage en prophase I Ovocytes I (2n) Ovocytes II (n) Ovotide VI
Follicules primordiaux De la 9èmesemaine à la 12ème semaine De la 21èmesemaine à la naissance Croissance des follicules primaires, secondaires, tertiaires et mûrs Dans le follicule mûr pré-ovulatoire Dans l'ovaire de façon cyclique Dans la trompe Activité 4 : structure de l'ovocyte au moment de l'ovulation. Les documents suivants représentent l'observation microscopique de l'ovocyte au moment de l'ovulation : Document 1 Document 2 1. Décrivez le phénomène illustré par le document 1 2. Annotez le document 2. 3. Mettez en rapport la structure du gamète femelle avec ses fonctions. VII
Activité 5 : comparaison spermatozoide-ovocyte. Les documents suivants représentent des spermatozoïdes et un ovule entouré de spermatozoïdes: 1. Comparer la taille des gamètes male et femelle; 2. L'ovocyte au moment de l'ovulation est une cellule spécialisée et adaptée à ses fonctions essentielles et à son devenir. Justifiez. Résumé: au cours du développement de l'ovaire, certaines cellules de l'épithélium germinatif ( enveloppe de l'ovaire ) migrent en profondeur et forment des ovogonies qui vont se multiplier activement. Chaque ovogonie s'entoure de quelques cellules folliculaires et se retrouve ainsi à l'intérieur d'un follicule. Les ovocytes sont bloqués en début de prophase de la première division de la méiose : ce ne sont donc pas des ovules. L'ovogenèse est le processus qui aboutit à la formation des gamètes femelles ou ovules. Elle est discontinue et se déroule par étapes entrecoupées de phases d'arrêt.. L'ovocyte au moment de l'ovulation est une cellule spécialisée et adaptée à ses fonctions essentielles et à son devenir: Grâce aux réserves contenues dans son cytoplasme abondant, il assure les premiers stades de développement de l'embryon; Grâce aux n chromosomes contenus dans son noyau, il participe pour moitié au matériel génétique du futur être vivant. VIII
3.1.2 Fonction endocrine des ovaires : Activité 6 : le cycle ovarien. Le document ci-contre représente l'évolution des follicules au cours d'un cycle ovarien : 1. Dégagez, à partir du document les phases du cycle ovarien. 2. Décrivez brièvement les caractéristiques de chaque phase. 3. Indiquez l'origine du corps jaune. Justifiez son appellation de corps jaune. 4. Parmi tous les ovocytes contenus dans l'ovaire, lequel est expulsé au cours de l'ovulation? Activité 7 : le cycle utérin chez la femme: Le document suivant représente les modifications subies par l'utérus au cours d'un cycle sexuel: 1. Annoter ce document 2. Décrire les transformations utérines au cours d'un cycle de 28 jours. IX
3. Expliquer le phénomène de la menstruation. Activité 9 : le cycle hormonal chez la femme. Exercice intégré: 1. Etablir la relation entre le cycle utérin et le cycle ovarien, en dégageant des conclusions à partir des résultats des expériences suivantes: Expériences Résultats Conclusions - Aucun développement Ovariectomie bilatérale d'une ratte pubère de la muqueuse utérine - Disparition du cycle utérin Greffe d'un ovaire sous la peau d'une ratte préalablement ovariectomisée Injection d'extraits ovariens à une ratte ovariectomisée - Développement cyclique de la muqueuse - Retour du cycle utérin développement de la muqueuse utérine sans variations cycliques 2. Le document ci-dessous, montre la relation entre le cycle ovarien, le cycle des hormones ovariennes et le cycle utérin : a) Analysez les courbes du cycle hormonal. En déduire l'action des hormones ovariennes sur l'utérus. X
b) Expliquez le déterminisme de la menstruation. Activité 10 : cycle de la glaire cervicale Au cours du cycle menstruel, le col de l'utérus subit des modifications en rapport avec la sécrétion par les glandes cervicales d'un mucus appelé glaire cervicale dont les propriétés varient selon le jour du cycle. Le document suivant représente un examen du mucus cervical au microscope électronique à balayage : A : 8 éme jour du cycle, B : en période ovulatoire et C: le 24 éme jour du cycle : A B C 1) Comparez le maillage (diamètre des mailles) au cours des 3 périodes. Justifiez. 2) Sachant que : La glaire cervicale est légèrement neutre ou acide au cours du cycle sauf en période d'ovulation où elle devient basique De nombreux germes sont arrêtés par le maillage très serré en dehors de la période ovulatoire Les spermatozoïdes anormaux ou peu actifs sont arrétés par le maillage de la glaire cervicale. Dégagez les rôles physiologiques de la glaire cervicale. Résumé: l'appareil génital de la femme est caractérisé par une activité cyclique à partir de la puberté jusqu'à la ménopause. Ces modifications constituent le cycle sexuel, dont la manifestation la plus évidente est l'apparition des règles au début de chaque cycle. A chaque cycle se répète une série de transformations qui permettent de distinguer un cycle ovarien et un cycle utérin. cycle ovarien : Comprend 3 phases : Phase folliculaire : dure en moyenne 12 à 17 jours. Au cours de cette phase, un follicule tertiaire dont le développement était bloqué depuis la vie fœtale, achève son évolution et devient un follicule mur. Ovulation : libération de l'ovocyte II, entourée de sa couronne de cellules folliculaires. Il s'agit d'un événement brutal qui s'est en fait préparé progressivement par la distension de la paroi du follicule mur (digestion enzymatique). XI
Phase lutéale : de durée relativement fixe (13 à 14 jours), est caractérisée par la présence du corps jaune qui se forme après l'ovulation par accumulation de lipides et de pigment jaune (lutéine) dans les cellules du follicule éclaté. Vers la fin du cycle, le corps jaune régresse rapidement en laissant place à un nodule blanchâtre. Cycle de l'utérus : la muqueuse utérine subit une série de transformations à chaque cycle : Phase folliculaire : l'endomètre, qui a été détruit presque totalement au cours de la menstruation, se reconstitue et s'épaissit de quelques millimètres. Les glandes en tube se développent. Phase lutéale : la muqueuse continue de s'accroître, les glandes deviennent très tortueuses et ramifiées donnant à la muqueuse l'aspect de "dentelle utérine"; les artérioles se spiralisent entre les glandes. A la fin du cycle, les artères spiralées se dilatent et leurs parois se rompent : c'est la menstruation ou règles. Cycle De la glaire cervicale : l'abondance de la glaire, ainsi que ses propriétés (aspect, ph, filance, éléments figurés), varient selon le jour du cycle. C'est un facteur essentiel pour favoriser la fécondation. On attribue, en effet, à la glaire différents rôles physiologiques : Créer un milieu alcalin, favorable à la vie des spermatozoïdes Condamner l'accès de la cavité utérine, en dehors de la période ovulatoire Sélectionner les spermatozoïdes les plus vigoureux. 3.2 Déterminisme des cycles sexuels : Activité 11: contrôle hypophysaire du cycle ovarien. Le document ci-contre représente l'évolution du taux sanguin des hormones hypophysaires au cours du cycle menstruel : 1) Indiquez les d'hormones hypophysaires responsables du déroulement du cycle ovarien; 2) Décrivez l'évolution du taux sanguin des hormones hypophysaires au cours d'un cycle sexuel. 3) Expliquez les actions physiologiques des hormones hypophysaires sur le fonctionnement des ovaires. XII
Activité 12: action de l'hypothalamus. Le document suivant montre la relation fonctionnelle entre l'hypothalamus et l'hypophyse : 1. Précisez la relation fonctionnelle entre l'hypothalamus et l'hypophyse. 2. Justifiez l'appellation de neuro-sécrétion attribuée à la libération de la GnRh dans le réseau vasculaire de la tige hypophysaire. 3. Indiquez les cellules cibles de la GnRh. Activité 13: action des ovaires sur l'axe hypothalamo-hypophysaire. Le tableau suivant représente des expériences réalisées sur une guenon femelle : Expériences Résultats Conclusions Ovariectomie bilatérale Augmentation des taux sanguins de FSH et de LH Baisse notable des taux Injection de faibles doses plasmatiques de d'oestradiol pendant une gonadotrophines, surtout longue période (15 j) la LH. Injection de fortes doses d'oestradiol pendant une courte période Injection de fortes doses d'oestradiol et de progestérone pendant une longue période - Augmentation du taux plasmatique de FSH et surtout de LH - Pic de LH Taux faibles de LH et de FSH 1. Dégagez des résultats, à partir des résultats des expériences. XIII
2. Expliquez le rétrocontrôle exercé par les hormones ovariennes sur l'axe hypothalamo-hypophysaire. 3. Complétez le schéma suivant, par des flèches, des signes + ou -, un titre et complétez la légende : Résumé: l'appareil génital de la femme est caractérisé par un fonctionnement cyclique. XIV
Les ovaires, par leur secrétions hormonale (oestrogènes secrétés par la thèque interne et la granulosa des follicules ovariens et progestérone secrétée par le corps jaune avec un peu d'oestrogènes) commandent le fonctionnement du cycle utérin. Ces synthèses hormonales sont elles-mêmes sous la dépendance des gonadotrophines hypophysaires FSH et LH. L'hypophyse est un centre intégrateur complexe dont le fonctionnement est contrôlé à la fois par l'hypothalamus (stimule la secrétions des gonadotrophines par une neurosécrétion de GnRh) et par le rétrocontrôle exercé par les hormones ovariennes. 4. Evaluation : Exercice 1 : Chaque cycle sexuel est marqué par la fin de la maturation d un follicule ovarien qui conduit à l ovulation. Expliquez comment la variation du taux des hormones ovariennes est responsable de ces deux étapes. La réponse sera illustrée de schéma(s) fonctionnel(s). Exercice 2 : Au cours de la vie d'une femme, le fonctionnement de son appareil génital varie, si bien que sa fécondité évolue. En vous limitant aux informations que vous pourrez tirer de l analyse des documents, dégagez certaines des causes de cette évolution. Document 1 Document 2 XV
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Exercice 3 : Expliquez comment, chez la femme, les relations hormonales entre le complexe hypothalamo-hypophysaire et l ovaire aboutissent à l ovulation. Votre exposé sera illustré par un schéma fonctionnel présentant ces relations. Exercice 4 : Chez les femmes, le début de chaque cycle est marqué par l apparition des règles. En vous appuyant sur l analyse des résultats expérimentaux du document ci-dessous, expliquez les phénomènes hormonaux qui assurent la reprise d un cycle ovarien. XVII
Exercice 4 : Expliquez la cause du pic de LH enregistré durant le cycle hormonal féminin et ses conséquences directes et indirectes sur l'ensemble de l'organisme féminin. Un schéma fonctionnel est attendu. Exercice 5 : Il existe des cycles hormonaux chez la Femme.Exposer le fonctionnement du système de régulation des hormones sexuelles chez la femme. Un schéma fonctionnel récapitulatif illustrera votre exposé. Exercice 6 : Diverses expériences ont montré que l hypothalamus est indispensable à l activité de l hypophyse antérieure. En particulier, on y a isolé une substance : la GnRH. Chez la femme, une injection par voie intraveineuse de 50 µg de GnRH entraîne une libération immédiate de FSH et de LH puis une deuxième libération qui intervient 7 à 8 heures plus tard. Chez la guenon Rhésus, les cycles sexuels sont semblables à ceux de la femme. Chez une guenon ovariectomisée, on maintient, à partir du temps t0, par un dispositif adéquat, un taux plasmatique d oestrogènes égal à 60 pg.ml-1. Au temps t1 on injecte, en plus, une forte dose d oestrogènes. Le document 1 donne les résultats des dosages de LH et d oestrogènes. XVIII
Exploitez les résultats expérimentaux proposés pour mettre en évidence quelques aspects de la régulation du taux des hormones sexuelles femelles. Exercice 7 : Afin d'étudier le fonctionnement ovarien, on a extrait de l'hypophyse antérieure des femelles de mammifères deux glycoprotéines FSH et LH dont on veut connaître le rôle. Exploitez les documents 1 et 2 et, en vous appuyant sur vos connaissances, montrez comment l hypophyse agit sur le fonctionnement de l ovaire. Document 1: Chez une rate hypophysectomisée l'insertion d'implants libérant FSH provoque, au niveau des ovaires, la formation de nombreux follicules cavitaires et leur évolution, mais il n'y a pas d'ovulation. Chez la lapine, dont l'ovaire reste bloqué en fin de phase folliculaire tant qu'un accouplement ne s'est pas produit, l'injection d'une dose de LH déclenche l'ovulation. Chez la guenon l'hypophysectomie, effectuée au début de la phase lutéinique, provoque la chute du taux de progestérone. Document 2: Il est possible de doser les concentrations de FSH et de LH dans le sang d'une femme. Les tracés 2a expriment les valeurs moyennes quotidiennes établies chez une femme de 28 ans. On a également représenté les concentrations d'oestradiol et de progestérone (2b) XIX