Correction de la série d exercices leçon 2. Testostérone et régulation de la fonction endocrine Interprétez les résultats de chaque exercice. Exercice 1. Je suis une souris, les chercheurs m ont utilisé pour faire plusieurs expériences, interpréter leur résultats? 1. Expérience et résultats : 1. Ablation de l hypophyse Régression des testicules Arrêt de la production des spermatozoïdes et de la testostérone Régression des vésicules séminales. La présence de l hypophyse est nécessaire au fonctionnement des testicules. 2. Expérience et résultats : 2. Injection d extraits hypophysaires Rétablissement du fonctionnement normal. Les effets de l hypophysectomie disparaissent suite aux injections d extraits hypophysaires. On peut donc en déduire que l hypophyse agit par voie hormonale. 3. Expérience et résultats : Injection de FSH Production de spermatozoïdes mais pas de testostérone ; Injection de LH Production de testostérone. Les hormones hypophysaires sont de 2 types, FSH et LH : - La FSH permet de rétablir la production de spermatozoïdes ; elle agit donc sur les tubes séminifères (cellules de SERTOLI) : elle contrôle la spermatogenèse ; - La LH restaure la production de testostérone ; elle agit donc sur les cellules de LEYDIG : elle contrôle la libération de testostérone. 4. Expérience et résultats :
Ablation de l hypophyse et des testicules + Injection d extraits hypophysaires : Régression des vésicules séminales + Injection de testostérone seule : Reprise de la croissance des vésicules séminales. Si en plus de l hypophysectomie on enlève les testicules des rats, l injection d extraits hypophysaires ne rétablit pas la croissance des vésicules séminales. En revanche, l injection de testostérone permet la reprise de leur croissance. On en déduit que les hormones hypophysaires agissent sur les testicules mais pas sur les vésicules séminales. Leur rôle est donc indirect. (C est la testostéronémie, dépendante de l activité hypophysaire, qui joue un rôle sur les vésicules séminales). Exercice 2. 1. Expérience et résultats : Destruction des neurones du noyau arqué de l hypothalamus : Arrêt de la libération des gonadostimulines (LH-FSH) par l hypophyse. Les neurones hypothalamiques du noyau arqué sont nécessaires pour la production de LH et de FSH par l hypophyse. 2. Expérience et résultats : Stimulation électrique des neurones du noyau arqué de l hypothalamus : Augmentation brutale de la libération des gonadostimulines par l hypophyse. Interprétation Les neurones hypothalamiques agissent sur l hypophyse lorsqu ils sont stimulés. 3. Expérience et résultats : Prélèvement de sang dans le réseau capillaire primaire : Isolement d un neuropeptide, le GnRH.
Les neurones hypothalamiques secrètent une neurohormone, le GnRH, qui a pour cellules cibles les cellules sécrétrices de gonadostimulines. 4. Expérience et résultats : Stimulation naturelle des neurones hypothalamiques par les neurones cérébraux : Dans le noyau arqué de l hypothalamus se situent les corps cellulaires de neurones dont les terminaisons libèrent une neurohormone (GnRH) dans les capillaires du système porte hypophysaire. Ces corps cellulaires sont eux-mêmes en relation avec des neurones cérébraux. Chronologie des évènements Quand les neurones cérébraux stimulent les corps cellulaires du noyau arqué (formation de PA (1)), les neurones hypothalamiques déchargent du GnRH dans les capillaires du système porte (pulses de GnRH (2)). Cette neurohormone passe alors dans l anté-hypophyse où elle stimule la production de LH (et de FSH (3)). 5. Expérience et résultats : Destruction des neurones du noyau arqué de l hypothalamus et perfusion de GnRH :
Mode d action du GnRH : Une perfusion pulsatile de GnRH implique une augmentation de la concentration plasmatique de LH alors qu une perfusion continue implique une chute du taux plasmatique de LH. Il y a donc sécrétion normale de LH quand le GnRH est sécrété par l hypothalamus de façon pulsatile. Exercice 3. 1. Expérience et résultats : Injection de testostérone radioactive chez une souris mâle pubère castrée Interprétation La testostérone marquée est visible au niveau du noyau arqué de l hypothalamus : elle s est fixée sur des récepteurs spécifiques présents au niveau des neurones hypothalamiques. On peut donc en déduire que la testostérone agit sur l hypothalamus. 2. Expérience et résultats : Perfusion de testostérone chez un homme normal :
Quand de la testostérone est injectée en continue, le nombre de pulses de GnRH diminue. On observe alors : - Une diminution de pulses (pics) de LH ; - Une diminution de la [LH] plasmatique à chaque pulse. D où, globalement, chute du taux plasmatique de LH. On en déduit donc que la testostérone exerce une rétroaction négative sur l hypothalamus. La [LH] plasmatique diminuant à chaque pulse, on peut émettre l hypothèse que la testostérone agit aussi sur l hypophyse. 3. Expériences chez un singe mâle : On précise qu il y a destruction préalable du noyau arqué de l hypothalamus.
Lorsqu un singe Rhésus, dont l hypothalamus est rendu non fonctionnel, est castré, c est-à-dire que la testostéronémie baisse, le taux plasmatique de LH augmente. Au contraire, si on injecte alors de la testostérone, le taux de LH diminue. Il semble donc que la testostérone agisse directement sur les sécrétions de LH. On en déduit donc que la testostérone exerce une rétroaction négative sur l hypophyse. Exercice 4. Monsieur Jack présente un retard de puberté : ses testicules sont de petite taille et sa testostéronémie est basse. Comment expliquer la faible concentration plasmatique de testostérone chez cet individu? La production de testostérone étant sous la dépendance des sécrétions hypophysaires, on mesure les taux plasmatiques de LH et de FSH. 1. Expérience et résultats : Les taux de LH et FSH chez un témoin, sont très supérieurs à ceux de Monsieur Jack. Le fonctionnement de l adénohypophyse de Monsieur Jack est perturbé : il n y a pas assez de sécrétion de gonadostimulines. (La faible concentration de LH peut expliquer la faible concentration de testostérone). 2. La production des gonadostimulines étant sous la dépendance de la sécrétion de GnRH par l hypothalamus, on fait suivre à Monsieur Jack un traitement par injection pulsatile de GnRH. Expérience et résultats : Chez les patients ayant les mêmes symptômes que Monsieur Jack, on mesure les concentrations plasmatiques de LH et de testostérone avant et après injections pulsatiles de GnRH :
Avant injection de GnRH, la production de LH est quasiment nulle et la production de testostérone est faible. Après injections pulsatiles de GnRH la production de LH se caractérise par une suite de pics et celle de testostérone est forte. Chez ces patients, les productions de LH et de testostérone sont rétablies par injections pulsatiles de GnRH. Donc le retard de puberté a pour origine un déficit de sécrétion de la GnRH par l hypothalamus. 3. Expérience et résultats : On fait suivre le même traitement à Monsieur Jack. Les concentrations plasmatiques de LH et de testostérone restent anormalement basses. Le retard de puberté de Monsieur Jack n est pas dû à un déficit de sécrétion pulsatile de GnRH par l hypothalamus. Conclusion Chez Monsieur Jack : - La faible concentration plasmatique de LH implique une faible stimulation des cellules de Leydig, d où une faible production de testostérone. - Une faible concentration plasmatique de testostérone implique un retard de puberté Exercice 5. Exposez en quoi la testostérone est indispensable chez l homme adulte à la fonction de reproduction puis expliquez comment le complexe hypothalamo-hypophysaire intervient dans la régulation de la testostéronémie. I. Activité testiculaire de l'adulte Cellules Sertoli + cellules germinales spermatogenèse Cellules Leydig production de l'hormone mâle, la testostérone stimulation de la spermatogenèse et des caractères sexuels secondaires II. Le contrôle de la sécrétion de la testostéronémie Relations fonctionnelles hypophyse-testicule FSH stimulation directe de la spermatogenèse
LH stimulation de Leydig production de testostérone. stimulation indirecte de la spermatogenèse et stimulation des caractères sexuels secondaires Relations fonctionnelles hypothalamus-hypophyse: GnRH stimulation de l'hypophyse III. Le rétrocontrôle testiculaire Relations fonctionnelles testicule-complexe hypothalamo-hypophysaire Données expérimentales : castration- élévation taux de LH/FSH contrôle en retour de la testostérone sur sa propre sécrétion (rétro-contrôle) la freinant (rétro-contrôle négatif) sécrétion pulsatile. Les éléments de la boucle de régulation de la testostéronémie CHH= Complexe hypothalamo-hypophysaire / messagers : LH, FSH, GnRH/effecteurs : cellules de Leydig IV. Conclusion - Bilan