SVT TS : Procréation Connaissances exigibles I Le sexe génétique détermine la mise en place du sexe phénotypique au cours du développement d un mammifère. A Le sexe est génétiquement défini à la fécondation par la présence des chromosomes sexuels : XX chez la femelle et XY chez le mâle. B la 1 ère étape de l expression du sexe génétique se caractérise par la mise en place d un appareil génital différencié. Chez le jeune embryon, la structure de l appareil génital est commune aux deux sexes. Les gonades sont indifférenciées. Les voies génitales présentent deux types d ébauches : les canaux de Wolff et les canaux de Müller. C Lors de la 2 ème étape, au cours du développement embryonnaire, les gonades se différencient. 1. L acquisition du sexe gonadique mâle est déterminée par l expression du gène Sry. Le gène Sry est localisé sur la portion spécifique du chromosome Y. Ce gène code pour la synthèse de la protéine TDF. Cette protéine déclenche l expression de nombreux gènes qui conduisent à la différenciation de la gonade en testicule. 2. Chez la femelle, en absence du gène Sry et donc de la protéine TDF, les gonades se différencient en ovaires. D Lors de la 3 ème étape, au cours du développement embryonnaire, les voies génitales se différencient. 1. Chez le mâle, les hormones testiculaires contrôlent la sexualisation des voies génitales. La testostérone stimule la masculinisation des canaux de Wolff à l origine des voies génitales mâles et des organes sexuels externes La testostérone est sécrétée par les cellules de Leydig ou cellules interstitielles. L hormone antimüllérienne, sécrétée par les cellules de Sertoli, entraîne la régression des canaux de Müller. 2. Chez la femelle, l absence d hormones testiculaires conduit à la féminisation des voies génitales. Les canaux de Wolff régressent et disparaissent. Les canaux de Müller persistent et évoluent en voies génitales femelles. E A la puberté, les appareils génitaux deviennent fonctionnels. 1. La concentration plasmatique des hormones sexuelles sécrétées par les gonades augmente considérablement. Les testicules sécrètent la testostérone. Les ovaires sécrètent les oestrogènes. 2. Les hormones sexuelles contrôlent le développement des caractères sexuels secondaires et l acquisition de la fonctionnalité de l appareil génital. F Les phénotypes sexuels sont définis par les caractères sexuels primaires et secondaires. Les caractères sexuels primaires correspondent aux organes génitaux internes et externes. Les caractères sexuels secondaires correspondent à des différences morphologiques et comportementales entre les deux sexes.
II Le fonctionnement des gonades est contrôlé par un système de régulation. A La concentration plasmatique des hormones sexuelles produites par les gonades détermine l aptitude à la procréation en modifiant l activité des cellules cibles des effecteurs. 1. Chez le mâle, le maintien de la concentration de la testostérone est indispensable à l entretien des caractères sexuels et au déroulement de la spermatogenèse. La testostérone est sécrétée par les cellules interstitielles des testicules, situées entre les tubes séminifères. La concentration plasmatique de testostérone résulte d un équilibre dynamique entre sécrétion continue d une part, dégradation puis excrétion d autre part. Dans l espèce humaine, la production de spermatozoïdes et de testostérone est continue de la puberté jusqu à la fin de la vie. 2. Chez la femelle, les variations cycliques de la concentration en oestrogènes et en progestérone sont indispensables à la fécondation et à la nidation. a L œstradiol et la progestérone, hormones sexuelles femelles, sont sécrétées de façon cyclique par des populations temporaires des ovaires. Cette activité est cyclique de la puberté à la ménopause chez la femme. b Pendant la phase folliculaire, 1 ère phase du cycle ovarien, la sécrétion d œstrogènes résulte de l activité de cellules du follicule. Les oestrogènes sont sécrétés en quantité croissante au cours de la maturation du follicule dominant. Les oestrogènes stimulent la prolifération des cellules de la muqueuse utérine, ce qui prépare à la nidation. La concentration croissante d œstrogènes, deux jours avant l ovulation, augmente la fluidité de la glaire cervicale, ce qui facilite le passage des spermatozoïdes. c Pendant la phase lutéale, 2 ème phase du cycle ovarien, oestradiol et progestérone sont sécrétés par les cellules du corps jaune. Le corps jaune est issu de la transformation du follicule qui a libéré le gamète femelle lors de l ovulation. La progestérone renforce la vascularisation de la muqueuse utérine : la muqueuse utérine devient apte à la nidation. La progestérone inhibe la contraction du myomètre, ce qui favorise l implantation éventuelle d un embryon. En l absence de nidation, le corps jaune régresse, les concentrations plasmatiques d œstrogènes et de progestérone diminuent. La diminution de la concentration plasmatique des hormones ovariennes entraîne la destruction d une grande partie de la muqueuse utérine, ce qui provoque la menstruation chez la femme. B La régulation de l axe gonadotrope se fait à trois niveaux : gonades, hypophyse et hypothalamus. 1. L hypothalamus commande la sécrétion des hormones hypophysaires Certains neurones de l hypothalamus ont une activité spontanée. Ce message nerveux commande une libération pulsatile de GnRH dans le sang par ces mêmes neurones : la GnRH est une neurohormone. La GnRH stimule la sécrétion d hormones hypophysaires, FSH et LH. 2. La variation de la concentration plasmatique des hormones hypophysaires constitue le message hormonal contrôlant l activité des organes effecteurs, les gonades. a Les hormones hypophysaires sont appelées gonadostimulines.
b Chez l homme, la production continue de gonadostimulines entretient l activité des testicules. La LH stimule la production de testostérone. La FSH stimule indirectement la spermatogenèse en agissant sur les cellules de Sertoli. c Chez la femme, la sécrétion cyclique de gonadostimulines détermine l activité des ovaires. La sécrétion de FSH permet la croissance des follicules ovariens. Le pic de LH déclenche l ovulation. L importante sécrétion de LH permet la mise en place d un corps jaune fonctionnel. 3. Le complexe hypothalamo-hypophysaire capte les variations de la concentration plasmatique des hormones produites par les gonades et adapte en conséquence la sécrétion des gonadostimulines. a Chez l homme, une rétroaction négative suffit à ramener à sa valeur de référence la concentration de testostérone. Cette valeur de référence constitue la grandeur de consigne de l homéostat. Une augmentation de la concentration de testostérone entraîne une diminution de la sécrétion de LH. La réponse des cellules cibles (cellules interstitielles) diminue l activité des cellules qui les commandent (cellules du complexe hypothalamo-hypophysaire) : c est une rétroaction négative. Une diminution de la concentration plasmatique de la testostérone lève la rétroaction négative, ce qui entraîne une augmentation de la sécrétion de LH. b Chez la femme, l alternance des rétroactions négatives et positive est responsable des cycles sexuels. Au cours d un cycle sexuel, les grandeurs de consigne, constituées par les concentrations plasmatiques d œstrogènes et de progestérone, varient. Au cours de la phase folliculaire, de faibles concentrations d œstradiol exercent une rétroaction négative sur le complexe hypothalamo-hypophysaire qui diminue la production de gonadostimulines. En fin de phase folliculaire, la mise en jeu d un servomécanisme transforme le sens de la rétroaction : elle devient positive, grâce à une sécrétion importante d oestradiol. La réponse des cellules cibles (les cellules folliculaires) augmente alors l activité des cellules qui les commandent (complexe hypothalamo-hypophysaire) : rétroaction positive. En phase lutéale, l œstradiol et la progestérone exercent conjointement une rétroaction négative, diminuant la production des gonadostimulines. En fin de phase lutéale, en absence de fécondation, la diminution des concentrations plasmatiques des hormones ovariennes entraîne la production accrue de FSH, ce qui permet le début d un nouveau cycle. III L activité hormonale assure le synchronisme des phénomènes physiologiques et comportementaux, conditions du succès de la procréation. A La rencontre des gamètes résulte d un comportement sexuel caractéristique de chaque espèce. 1. Chez les mammifères non hominidés, le comportement sexuel est étroitement lié à des facteurs hormonaux et environnementaux. a Chez le mâle, l état physiologique qui conduit au rut est déterminé par l augmentation de la sécrétion de testostérone et par l existence de stimuli émis par une femelle réceptive. b Chez la femelle, l état physiologique qui conduit à l acceptation du mâle est déterminé par l augmentation de la sécrétion d œstrogènes. Cet état physiologique est appelé oestrus. Le synchronisme de l œstrus et de l ovulation augmente les chances de fécondation.
c les facteurs de l environnement peuvent influencer l activité du complexe hypothalamohypophysaire. Le complexe hypothalamo-hypophysaire intègre des messages nerveux et hormonaux provoqués par les stimuli d origine externe. Cette intégration se traduit par des pulses de GnRH. 3. Chez les hominidés, la relation entre les sécrétions hormonales et le comportement sexuel est moins étroite. Le développement de la libido à partir de la puberté est lié à l augmentation des concentrations plasmatiques des hormones sexuelles. Dans l espèce humaine, les individus sont capables de dissocier au moins partiellement leur comportement sexuel de leur état hormonal. B Chez les mammifères, la rencontre des gamètes a lieu dans les voies génitales femelles : la fécondation est interne. 1. La fécondation a lieu dans le tiers supérieur des trompes. Elle implique la migration des spermatozoïdes dans les voies génitales femelles après l accouplement. 3. La survie limitée des gamètes dans les voies génitales femelles réduit la période de fécondité à quelques jours par cycle. C La gestation nécessite des modifications des sécrétions hormonales 1. Lorsqu il y a gestation, la concentration plasmatique de progestérone augmente. Cela est dû au maintien de l activité du corps jaune. Ainsi la muqueuse ne se détruit pas. 2. Le maintien de l activité du corps jaune est assuré par une hormone : l HCG. Cette hormone est sécrétée par des cellules embryonnaires dès le début de la nidation. La présence de cette hormone dans l urine de la femme permet de diagnostiquer une grossesse. IV Les connaissances acquises sur la physiologie de la reproduction permettent des applications médicales dans la maîtrise de la procréation. A Des méthodes de régulation des naissances facilitent le choix du moment de la procréation. 1. La contraception hormonale chez la femme est fondée sur des modifications des équilibres hormonaux ayant des conséquences sur les structures reproductrices. a Elle utilise des hormones de synthèse : oestrogènes et progestagènes (ont la même action que la progestérone). b Ces hormones bloquent le développement folliculaire, donc l ovulation. Cela est dû à la rétroaction négative exercée sur le complexe hypothalamo-hypophysaire c Ces hormones agissent aussi sur la glaire cervicale la rendant impénétrable aux spermatozoïdes. d Ces modifications sont réversibles après l arrêt de la prise d hormones. 2. Des méthodes d urgence peuvent être utilisées après un rapport sexuel sans contraception. a La pilule du lendemain agit grâce à la forte dose d œstrogènes et / ou de progestagènes. Elle engendre une perturbation hormonale qui empêche l ovulation ou la nidation si l ovulation a déjà eu lieu.
b La RU 486 est une molécule antagoniste de la progestérone. Elle a une structure proche de celle de la progestérone, mais provoque une action différente. Elle entre en compétition avec elle sur les cellules cibles de la muqueuse utérine. Cette muqueuse ne répond plus à l action de la progestérone : la grossesse devient impossible. 3. La contraception hormonale masculine est encore à l état de recherche. 4. Des méthodes non hormonales peuvent être utilisées. B L aide médicalisée à la procréation permet de traiter certains cas d infertilité 1. Des oestrogènes et des progestagènes de synthèse permettent de stimuler l ovulation et de préparer la nidation. 2. Ces hormones sont utilisées dans différents cas : IA, FIVETE, ICSI. L IA est l insémination artificielle. La FIVETE est la fécondation in vitro et le transfert d embryon. L ICSI est l injection intra cytoplasmique du spermatozoïde. C La surveillance de la grossesse repose sur des examens cliniques réalisés sur la femme et son fœtus. Les échographies permettent de dépister certaines malformations. Des examens sanguins permettent de détecter certains marqueurs biochimiques. En cas de doute, des prélèvements de cellules fœtales permettent de diagnostiquer des anomalies chromosomiques ou géniques. Après un diagnostic estimé défavorable, une interruption thérapeutique de grossesse peut être proposée. D Ces techniques médicales et le risque de dérive qui y sont liés posent de nombreux problèmes éthiques. Expressions et mots-clés : Aide médicalisée à la procréation Glaire cervicale Ovulation (PMA) Axe gonadotrope GnRH Phase folliculaire Canaux de Müller Gonades Phase lutéale Canaux de Wolff Gonadostimulines Progestérone Contraception Hormone antimüllérienne (AMH) Puberté Corps jaune HCG Rétroaction Cycles sexuels Hypophyse Sexe génétique Fécondation Hypothalamus Sexe gonadique Follicule LH Sexe phénotypique FSH Neurohormone Surveillance de grossesse Gène Sry Nidation Testostérone gestation Oestrogènes