PARTIE V: DEVENIR HOMME OU FEMME CHAPITRE 11 : DU SEE GÉNÉTIQUE AU SEE PHÉNOTYPIQUE 11.1 QUELQUES GÉNÉRALITÉS Méiose et fécondation sont les deux mécanismes essentiels de la reproduction sexuée. On les retrouve chez tous les Eucaryotes (pluricellulaires comme unicellulaires) ; C est pourquoi l on peut affirmer que la reproduction sexuée est apparue très tôt dans l évolution des êtres vivants. Cependant la fécondation peut être externe (dans le milieu extérieur) ou interne (à l intérieur de l organisme et non dans le milieu intérieur qui revêt une tout autre signification). Pour les mammifères placentaires le développement embryonnaire dans son entier se déroule dans les organes génitaux maternels. Chez les mammifères, la reproduction fait intervenir : Deux phénotypes sexuels : l un mâle (producteur de spermatozoïdes), l autre femelle (producteur d ovules) Un comportement reproducteur qui aboutit à l accouplement et à l introduction de spermatozoïdes dans les voies génitales femelles. Une fécondation interne au niveau de l oviducte (pavillon des trompes) Le développement d un embryon dans une poche placentaire reliée à l organisme maternel. La nutrition du jeune à la naissance grâce à la lactation des glandes mammaires de l organisme maternel. Tous ces mécanismes sont assurés par de nombreux mécanismes physiologiques dont les principaux acteurs sont sous la gouvernance de nombreux gènes. 11.2 LES PHÉNOTYPES SEUELS ADULTES. cf. Dissection appareil uro-génital de la souris Il existe un dimorphisme sexuel, les phénotypes sexuels mâle et femelle diffèrent par : les caractères sexuels primaires les caractères sexuels secondaires 11.3 LA MISE EN PLACE DES PHÉNOTYPES SEUELS (EN QUATRE ÉTAPES) cf. Document à légender appareils uro-génitaux mâle et femelle + stade indifférencié 1 ère étape : Mise en place de structures sexuelles indifférenciées ; dès la fécondation, le sexe est génétiquement déterminé mais la différence sexuelle ne s exprime pas. Vers la 6 ème semaine du développement embryonnaire des gonades sexuelles indifférenciées sont mises en place ainsi que deux types d ébauches de voies génitales (les canaux de Müller et de Wolff) A ce stade, les organes génitaux externes existent mais sont aussi au stade indifférencié. Pendant cette étape, l appareil génital est constitué de gonades, des voies génitales et d une morphologie externe indifférenciée ; Seule l étude des caryotypes permet d identifier les sexes (mâle : 22 paires d autosomes + 1 paire de gonosomes Y ; femelle : 22 paires d autosomes + 1 paire de gonosomes ) 2ème étape : Du sexe génétique au sexe gonadique. Cf. Document avec caryotypes féminin et masculin a. Cette étape est contrôlée par la présence du chromosome Y et c est au bout de la 7 ème semaine que la différence des gonosomes intervient dans la mise en place du phénotype sexuel. Cette étape est la sexualisation des gonades indifférenciées. C est la présence du chromosome Y qui entraîne la formation de testicules et son absence la formation d ovaires. b. Le chromosome Y porte le gène SRY (Sex Determining of Y-chromosome) La transformation de la gonade indifférenciée en testicule chez les individus mâles normaux est due à l expression, dans les cellules des gonades, du gène SRY qui est porté par le bras court du chromosome Y uniquement. Ce gène est activé vers la 7 ème semaine et conduit à la formation d une protéine TDF (Testis Determining Factor) appelée protéine SRY. Cette protéine
constitue le signal de la gonade indifférenciée en testicule. Cette protéine déclenche l expression de nombreux gènes «architectes» qui conduisent à la différenciation de la gonade en testicule fœtal. La présence du chromosome Y porteur de SRY détermine le sexe gonadique mâle. En revanche le chromosome ne porte pas de gène SRY (donc pas de protéine TDF) et les gonades évoluent par défaut en ovaires (on a identifié depuis quelques années des gènes de sexualisation femelle portés par le chromosome mais ils ne s exprimeraient qu en l absence du chromosome Y) Le sexe génétique s exprime réellement lors de cette 2 ème étape et détermine le sexe gonadique. 3ème étape : Du sexe gonadique au sexe phénotypique différencié. Cf. Activité : "exercice le garçon à utérus" Résultats : Le canal de WOLFF se développe du côté du greffon et le canal de MÜLLER régresse du même côté. Lorsqu'on implante un cristal de propionate de testostérone, on remarque que les canaux de WOLFF se développent et que les canaux de MÜLLER ne régressent pas. Interprétation : Le testicule exerce donc une double action pendant la différenciation de l'appareil génital. D'une part il provoque le développement des canaux de WOLFF et d'autre part il assure la régression des canaux de MÜLLER; Il assure ainsi la masculinisation du tractus génital. La sexualisation de l'appareil génital chez les mammifères va dans le sens mâle sous l'influence des hormones produites par le testicule fœtal, alors qu'il se différencie spontanément en femelle en l'absence de gonades mâles mais aussi en l'absence de gonades femelles qui ne semblent pas être déterminantes dans la différenciation. Le sexe femelle est le sexe constitutif parfois qualifié "de sexe par défaut". Cette sexualisation concerne les voies génitales et les organes génitaux externes: Jusqu'à la 9 ème semaine, l'embryon présente le même phénotype externe. Vers la fin du 2ème mois, les conduits génitaux se sexualisent alors que les organes génitaux externes permettront de distinguer le fœtus masculin à 12 semaines. A partir de la 10ème semaine, les grandes lèvres, les petites lèvres et le clitoris se mettent en place chez le fœtus femelle; le pénis et les bourses apparaissent chez le fœtus mâle. a. La masculinisation des voies génitales; Les testicules se différencient en premier vers la 7 ème et 8 ème semaine et les testicules sécrètent deux types d'hormones: Une hormone masculinisante, la testostérone, produite par les cellules interstitielles des testicules (cellules de LEYDIG) Une hormone antiféminisante, l'hormone antimüllérienne (AMH). Elle est produite par les cellules de SERTOLI (cellules des tubes séminifères).cette hormone entraîne la régression des canaux de MÜLLER qui dégénèrent très peu de temps après la formation des testicules et qui disparaissent dès la 10ème semaine chez l'embryon humain. Le canal de WOLFF est à l'origine de l'épididyme, du canal déférent, des vésicules séminales et de la prostate; Chez le fœtus de 4 mois, le phénotype sexuel masculin est réalisé (migration des testicules dans les bourses entre le 6 ème et le 8 ème mois) b. La féminisation des voies génitales; La différenciation de la gonade indifférenciée en ovaire débute à la 10 ème semaine; En l'absence de testicule fœtale donc de testostérone et d'amh, les canaux de WOLFF régressent dès la 10 ème semaine et disparaissent à la 12 ème semaine. A contrario les canaux de MÜLLER persistent et évoluent en oviducte, utérus et partie supérieure du vagin. La partie basse du vagin et les organes génitaux externes (clitoris, la vulve et ses lèvres) se différencient entre le 4 ème et le 5 ème mois.
C'est donc l'absence d'hormone testiculaire qui est responsable de cette féminisation de l'appareil génital. Les hormones ovariennes ne sont indispensables à la féminisation de l'appareil génital. Au cours de cette troisième étape, il y a donc acquisition d'un sexe phénotypique mâle ou femelle, contrôlée respectivement par la présence ou l'absence d'hormones testiculaires et donc par le type de gonades fœtales mises en place à l'étape précédente. 4 ème étape: Les appareils génitaux acquièrent leur fonctionnalité à la puberté. Cf.TD caractères sexuels + compéter le schéma bilan La puberté correspond à la dernière étape de l'acquisition du phénotype sexuel. Elle intervient vers l'âge de 10-14 ans chez l'homme: Les caractères sexuels secondaires apparaissent Les caractères sexuels primaires (gonades différenciées dès la vie fœtale) se développent et deviennent fonctionnels (=capacité d'émettre des gamètes) Cette dernière étape est décalée dans le temps par rapport aux précédentes et on assiste à une modification hormonale profonde: L'AMH n'intervient plus Mais les concentrations d'hormones sexuelles (testostérone et œstrogène) qui étaient faibles chez l'enfant augmentent considérablement permettant ainsi la mise en activité des gonades et la maturation de l'appareil génital. Les hormones ovariennes non indispensables pour la mise en place du phénotype gonadique sont alors nécessaires au fonctionnement de l'appareil génital féminin. Ces transformations physiologiques s'accompagnent de modifications du comportement indispensables au rapprochement préalable de la reproduction (modifications liées à l'action des hormones sexuelles). Il y a réalisation complète du phénotype sexuel. BILAN: LA RÉALISATION DU PHÉNOTYPE SEUEL APPARAÎT BIEN SOUS LE CONTRÔLE DU GÉNOTYPE. LE DÉTERMINISME GÉNÉTIQUE DU SEE, AISÉMENT RELIÉ À L'EPRESSION DE CHROMOSOMES SEUELS, S'EPRIME PROGRESSIVEMENT AU COURS DE LA VIE FŒTALE. IL EST À L'ORIGINE DE LA TRANSITION SEE GÉNÉTIQUE/ SEE GONADIQUE, PUIS DE LA TRANSITION SEE GONADIQUE/SEE PHÉNOTYPIQUE. Schéma bilan sexe génétique au sexe phénotypique (à compléter) Sexe génétique Sexe gonadique Sexe phénotypique
Vers 11 à 13 ans Pendant le Développement embryonnaire Représentation schématique des étapes conduisant au phénotype masculin ou féminin Cellule œuf Cellule œuf Y Y Phénotype féminin Appareil génital non fonctionnel Phénotype masculin Appareil génital non fonctionnel Appareil génital fonctionnel - Cycles menstruels, ovulation. - Caractères sexuels secondaires : poitrine, bassin, pilosité Appareil génital fonctionnel - Testicules deviennent fonctionnels. - Caractères sexuels secondaires : pilosité, timbre de la voix, muscles