Thème 4. Féminin, masculin. Chapitre 1. Devenir femme ou homme

Thème 4 Féminin, masculin 2 Du sexe chromosomique au sexe gonadique [pp. 204-205 du manuel de l élève] Chapitre 1 1 Les phénotypes sexuels Devenir femme ou homme Les phénotypes masculin et féminin se distinguent par des différences anatomiques, physiologiques et chromosomiques. La page d ouverture du chapitre met en évidence les différences anatomiques entre les appareils génitaux masculin et féminin chez l homme à la naissance. Leur observation permet alors de poser le problème de la mise en place de cet appareil génital au cours du développement embryologique. Ce chapitre permet aussi de montrer le rôle de l histoire des sciences dans la construction de la connaissance. Les connaissances ont évolué depuis l ancien programme de Terminale S, dans lequel ces notions étaient traitées. Sur la base des travaux de Jost, on pensait que la différenciation femelle se réalisait par défaut. Cette notion est invalidée par des travaux scientifiques récents ( 2). La première unité vise à donner ou rappeler les bases des différences de phénotypes sexuels entre homme et femme. Si aucune dissection n a été réalisée en Seconde, celle de l appareil uro-génital de la souris peut être faite en suivant le protocole détaillé par le site : www.ac-rennes.fr/pedagogie/svt/applic/ dissect/souris/souris17.htm (doc. 1). Outre le doc. 3, il est possible de rappeler plus en détail le cycle menstruel en utilisant l animation : www.edumedia-sciences.com/fr/a581-cycle-menstruel. La notion de caryotype est a priori bien connue des élèves (doc. 4). On pourra la rappeler et revoir quelques anomalies chromosomiques, pour préparer l unité 2 et les anomalies des gonosomes, au moyen de l animation : ww2.ac-poitiers.fr/svt/img/swf/caryotype.swf. ➊ DOC. 1 (Manipuler, Recenser, extraire et organiser des informations). La réponse peut être présentée sous forme d un unique tableau de comparaison chez la souris et l espèce humaine. [pp. 202-203 du manuel de l élève] Extraire et exploiter des informations de différents documents, réaliser des dissections pour : identifier les différences anatomiques, physiologiques et chromosomiques des deux sexes. Organes génitaux externes Voies génitales internes MÂLE FEMELLE souris homme souris femme Pénis Canal déférent Pénis et bourses Canal déférent (avec urètre) Orifice du vagin Oviductes ; cornes utérines ; vagin Vulve Trompes utérines ; utérus ; vagin Gonades testicules Testicules ovaires ovaires ➋ DOC. 2 ET 3 (Recenser, extraire et organiser des informations). Chez l homme, la production de spermatozoïdes est continue de la puberté à la mort. Chez la femme, la production d ovocytes (ou ovules) est cyclique, soit un par cycle de 28 jours, de la puberté à la ménopause. ➌ DOC. 4 (Recenser, extraire et organiser des informations). Le caryotype féminin présente deux gonosomes (chromosomes sexuels) XX ; il est noté : 46, XX. Celui de l homme ne présente qu un seul gonosome X associé à un autre gonosome, Y. Le caryotype est noté : 46, XY. ➍ EN CONCLUSION (communiquer en rédigeant une synthèse). Les mâles possèdent 2 gonosomes, X et Y. Leurs testicules produisent des gamètes, les spermatozoïdes, en continu à partir de la puberté. Les femelles possèdent 2 gonosomes XX. Les ovaires émettent un seul gamète, l ovocyte ou ovule, tous les 28 jours, de la puberté à la ménopause. Les appareils génitaux internes et externes sont différents (voir tableau ci-dessus). La mise en place des structures et de la fonctionnalité des appareils sexuels se réalise, sous le contrôle du patrimoine génétique, sur une longue période qui va de la fécondation à la puberté, en passant par le développement embryonnaire et fœtal. La différence de caryotype entre homme et femme, vue dans l unité 1, suggère un déterminisme génétique de la différenciation sexuelle. La compréhension de ce déterminisme est l objet de l unité 2. Le doc. 1 montre la gonade embryonnaire en coupe transversale au niveau des crêtes génitales dans le mésoderme intermédiaire avant la 6 e semaine embryonnaire. Ce premier constat d un stade indifférencié de la gonade au cours du développement est nécessaire à la compréhension des mécanismes génétiques étudiés dans la suite de l unité. Les informations des doc. 2 et 3, mises en relation, expliquent certaines anomalies de détermination du sexe et permettent de déterminer le rôle de Y et du gène SRY. Sans évoquer l ensemble des gènes impliqués, le doc. 4 présente l évolution de l expression de 2 gènes masculinisant (SRY et SOX9). On pourra citer également les gènes Wt1 et Sf1, intervenant en amont, ou Dax1 qui s exprime ultérieurement. Enfin, sur la base de travaux récents, les doc. 5 et 6 abordent l idée nouvelle que la féminisation de l appareil sexuel au cours du développement ne résulte pas seulement d un défaut de masculinisation (absence de SRY). Ainsi, plusieurs cas d anomalies des fonctions de reproduction montrent que certains gènes induisent une féminisation directe des gonades (voir aussi l exercice 8). Le gène RSPO1, par exemple, serait impliqué dans la cascade qui permet la différenciation de la gonade en ovaire. ➊ DOC. 1 ET 2 (Recenser, extraire et organiser des informations, raisonner). En présence d un caryotype 46, XY la gonade bipotentielle se différencie en testicule à partir de la 7 e semaine. En présence d un caryotype 46, XX, elle se différencie en ovaire plus Extraire et exploiter des informations de différents documents pour expliquer les étapes de différenciation de l appareil sexuel au cours du développement embryonnaire. Traduire les différents mécanismes étudiés sous la forme de schéma fonctionnels. tard, à la 8 e semaine. Le doc. 2 montre que la présence du chromosome Y induit la mise en place d organes génitaux mâles (situation normale 46, XY et anomalie chromosomique 46, XXY). D autre part les cas de réversion sexuelle individu 46, XX possédant la partie 1 de Y (sexe masculin) ou individu 46, XY avec délétion de la partie 1 de Y (sexe féminin) prouvent que cette partie 1 renferme l information génétique nécessaire à la masculinisation. ➋ DOC. 3 ET 4 (extraire des informations et les mettre en relation dans un but déductif). Des souris transgéniques XX (doc. 3) ayant intégré un gène nommé SRY, porté le chromosome Y, présentent un appareil génital et un comportement mâle. Ce gène s exprime à 100 % à 11,5 jpc (doc. 4), au moment de la différenciation testiculaire. Le gène SRY induit donc la différenciation testiculaire de la gonade bipotentielle. ➌ DOC. 2 A 6 (réaliser un schéma fonctionnel). ➍ DOC. 5 ET 6 (extraire des informations et raisonner). Le doc. 5 présente des garçons porteurs des gonosomes XX. Ils ne possèdent pas le gène SRY et présentent pourtant des organes génitaux mâles. Le doc. 6 montre en revanche que le gène RSPO1 inhibe SOX9 chez la femelle. La nature mâle des gonades des garçons du doc. 4 indique que le gène SOX9 s exprime chez eux. Le gène SRY n est donc pas nécessaire ni suffisant pour induire la différenciation de la gonade en testicule. ➎ EN CONCLUSION (rédiger une synthèse). Les cas de réversion sexuelle et des expériences de transgénèse montrent un déterminisme chromosomique de la différenciation des gonades. Le chromosome Y porte le gène SRY à l une de ses extrémités. Il active le gène SOX9, dont l expression induit la différenciation de la gonade bipotentielle en testicule. Il inhibe aussi le gène RSPO1 impliqué dans la différenciation de la gonade en ovaire. En absence de chromosome Y, le gène SOX9 n est pas exprimé et RSPO1 n est pas inhibé : la gonade bipotentielle se différencie alors en ovaire. 56 Thème 4 Chapitre 1 Thème 4 Chapitre 1 57

3 Du sexe gonadique au sexe phénotypique [pp. 206-207 du manuel de l élève] 4 La puberté [pp. 208-209 du manuel de l élève] La mise en place des structures et de la fonctionnalité des appareils sexuels se réalise, sous le contrôle du patrimoine génétique, sur une longue période qui va de la fécondation à la puberté, en passant par le développement embryonnaire et fœtal. Pratiquer une démarche scientifique, observer, raisonner avec rigueur pour : expliquer les étapes de différenciation de l appareil sexuel au cours du développement embryonnaire et fœtal. La puberté est la dernière étape de la mise. Recenser, extraire et organiser des informations. L unité précédente a montré que la différenciation des gonades est sous le contrôle de gènes agissant en cascade (SRY, SOX9, etc.). L unité 3 montre le rôle de la gonade dans la différenciation des voies et organes génitaux. Le code couleur utilisé dans le doc. 1 permet de suivre le devenir des voies de l appareil génital : vert pour les voies mâles et mauve pour les femelles. Le doc 2 montre le rôle de la testostérone sur la différenciation des organes génitaux externes chez le mâle. Dans une démarche historique, le doc. 3 reprend l expérience de Jost. Les observations de Lillie sur les femelles «Free-martin» sont reprises dans l exercice 5. Ces dernières peuvent être utilisées dans l unité. On en trouvera le compte-rendu dans «The journal experimental of zoology», vol. 23, 1917, consultable sur le site : www.biodiversitylibrary.org/item/43326#page/5/mode/1up Le doc. 4 fait enfin remarquer le rôle du testicule fœtal : double sécrétions de testostérone et d AMH. Pour en savoir plus sur ces sécrétions au cours de la vie, voir le site : www.biohormone.org/html/lbh.html. Une animation intitulée «différenciation sexuelle» permet de visualiser la mise en place des organes génitaux internes et de comprendre les expériences de Jost. Elle est téléchargeable sur le site : svtolog.free.fr/article.php3?id_article=127 ➊ DOC. 1 (saisir des informations à partir de documents). Chez le mâle, les canaux de Wolff se différencient en canaux déférents et, chez la femelle, les canaux de Müller en oviductes et utérus. ➋ DOC. 2 (Saisir des informations à partir de documents). Le tubercule génital se différencie en clitoris chez la femme ou en pénis chez l homme. Les bourrelets génitaux se différencient en grandes lèvres chez la femme, et en bourses chez l homme (dans lesquelles les testicules descendront 2 mois avant la naissance). Les replis génitaux sont à l origine du raphé chez l homme et des petites lèvres chez la femme. ➌ DOC. 3 et 4 (Pratiquer une démarche scientifique historique). Le doc. 3 induit les conclusions suivantes : Lot 1 : suite à la castration d embryons mâles ou femelles, les canaux de Wolff régressent et les canaux de Müller se différencient. Par défaut, l appareil génital se féminise. Seule la présence de testicules produit une masculinisation des voies génitales : les testicules interviennent donc dans la différenciation des canaux de Wolff et la régression des canaux de Müller. Lot 2 : un testicule greffé sur un embryon femelle induit la différenciation du canal de Wolff et la régression du canal de Müller. Ce résultat confirme le rôle des testicules évoqué ci-dessus. Lot 3 : le cristal de testostérone a le même effet que le testicule sur le canal de Wolff. On n observe pas, en revanche, de régression du canal de Müller : la testostérone sécrétée par le testicule est donc uniquement responsable de la différenciation des canaux de Wolff, suggérant l existence d un autre intermédiaire produit par le testicule. Le doc. 4 montre, comme le lot 2 du doc. 3, que les canaux de Müller persistent en l absence de testicule fœtal, mais régressent en sa présence. La légende indique l existence d une seconde hormone sécrétée par le testicule : l AMH. Celle-ci est donc très fortement supposée être à l origine de la régression des canaux de Müller chez le mâle. Ces expériences montrent bien le double contrôle hormonal du testicule sur la différenciation des voies génitales mâles. La différenciation des voies génitales femelles est induite, elle, par la seule absence de testicule (doc. 3, lot 1). ➍ EN CONCLUSION (Communiquer en rédigeant une synthèse). Chez l embryon, la différenciation des voies génitales est sous le contrôle d hormones sexuelles mâles produites par le testicule fœtal : testostérone (développement canaux de Wolff) et hormone antimüllérienne (régression canaux de Müller). Ces hormones sont absentes chez la femelle : les canaux de Müller persistent et deviendront les voies génitales internes femelles. Après l étude de la mise en place des appareils génitaux mâle et femelle dans les unités précédentes, l unité 4 traite de la dernière étape de l expression du phénotype sexuel : l acquisition, à la puberté, de la capacité à se reproduire. L activité est proposée sous la forme d une tâche complexe. L élève pourra s aider, au besoin, du guide de raisonnement proposé. Le doc. 1 rappelle les connaissances anatomiques acquises en classe de 4 e. Comparé à la photo d ouverture du chapitre, il peut aussi servir à l identification des caractères sexuels pubères et impubères. En guise d exemple, le doc. 4 montre la mise en route de la fabrication des gamètes chez le mâle à la puberté. En complément du doc. 5, et en relation avec le doc. 3, on pourra montrer le rôle de la testostérone dans l apparition des caractères sexuels secondaires à l aide d une animation : ww2.ac-poitiers.fr/svt/img/swf/chapon.swf. Enfin, les perturbations du fonctionnement des appareils génitaux, visibles notamment à la période de la puberté, sont abordées par le doc. 6. Sans être au programme, elles constituent un sujet d actualité scientifique important et peuvent être mises en relation avec le chapitre 2 du thème précèdent, où l on pose le problème des intrants agricoles. Ce sujet, sur lequel de nombreux travaux sont actuellement menés peut être l occasion de recherches documentaires, éventuellement sur Internet : tempsreel.nouvelobs.com/actualite/societe/20110422. OBS1741/la-puberte-des-jeunes-filles-plus-precoce.html ; sites.radiofrance.fr/franceinter/chro/atmosphere/index. php?id=95278 Toutes les manifestations de la puberté ne sont pas citées ici. Il est possible de réaliser des observations osseuses avant et au moment de la puberté à l aide de radiographies publiées sur le site de l INRP : www.inrp.fr/acces/biotic/procreat/determin/html/puberhorm. htm. Les premières transformations étudiées sont anatomiques et morphologiques. Le doc. 1 présente l évolution des caractères sexuels primaires à la puberté (augmentation de la taille des gonades et de l ensemble des organes de l appareil sexuel). Il est assorti du doc. 2, qui fournit des données chiffrées quant à la variation du volume des gonades de la naissance à 20 ans. Celui-ci montre qu à partir d environ 10 ans, et jusqu à 18 ans, le volume du testicule est multiplié par 7. Entre 10 et 16 ans, le volume ovarien est aussi multiplié par 7. L augmentation du volume gonadique est donc l une des manifestations de la puberté. Au-delà des caractères sexuels primaires, des modifications morphologiques surviennent, qui font apparaître les caractères sexuels secondaires : mue de la voix, pilosité faciale et corporelle, musculature, chez le garçon ; développement des seins, de la pilosité pubienne et axillaire, l élargissement du bassin chez la fille (doc. 3). On observe également des modifications fonctionnelles déterminantes, qui traduisent la mise en route de l appareil génital : production de gamètes chez le mâle, que montre par exemple l apparition des spermatozoïdes dans le canal déférent pubère (doc. 4). Parce qu il produit des gamètes, l individu devient donc apte à se reproduire. La concentration de testostérone, presque nulle avant 12 ans chez le garçon, augmente jusqu à à 550 ng.dl -1 à l âge de 20 ans et celle d œstrogènes est multipliée par 7 chez la fille entre 8 et 13 ans (doc. 5). Cette augmentation de sécrétion des hormones sexuelles peut être mise en relation avec celle de l augmentation du volume gonadique (doc. 2). L exposition à certains pesticides, qui miment l action des œstrogènes, est enfin la cause de puberté précoce (développement des seins, apparition des règles). On peut donc penser que l augmentation de la sécrétion des hormones sexuelles est bien le facteur déclenchant de la puberté. 58 Thème 4 Chapitre 1 Thème 4 Chapitre 1 59

5 Les bases biologiques du plaisir sexuel [pp. 210-211 du manuel de l élève] Chapitre 2 Sexualité et procréation L activité sexuelle est associée au plaisir. Le plaisir repose notamment sur des phénomènes biologiques, en particulier l activation dans le cerveau des «systèmes de récompense. Mettre en œuvre une méthode (démarche historique) et/ou une utilisation de logiciel et/ou une pratique documentaire pour mettre en évidence le système de récompense. 1 Le fonctionnement du testicule et son contrôle [pp. 220-221 du manuel de l élève] Le choix a été fait de présenter ce nouvel item du programme de Première S à la suite des unités consacrées à l acquisition du phénotype sexuel. Comme recommandé par le programme, cette unité aborde seulement le système de récompense et son implication dans le plaisir sexuel. Aucune autre donnée physiologique ou neurophysiologique n est exigible ici. Compte tenu des difficultés scientifiques posées par ce sujet, la démarche proposée ici se veut à la fois simple et modeste. La page de gauche propose d abord la démarche historique ayant mis en évidence les circuits de récompense chez l animal (doc. 2 et 3). Elle se contente surtout d introduire le seul concept de comportement renforcé (doc. 1), sans aucune référence à la notion de «plaisir», très difficilement mobilisable chez l animal. Une fois acquises ces connaissances préalables, la page de droite aborde la question du plaisir sexuel humain. On montrera que les stimulations sexuelles induisent l activation de multiples zones cérébrales, certaines intervenant dans le système de récompense comme le cortex préfrontal et l Aire tegmentale ventrale (doc. 4, 5 et 6). La documentation scientifique à ce sujet doit être interprétée avec prudence, tant les processus à l œuvre sont pour l heure encore sujets à débat. Enfin, le doc. 7, citant Catherine Vidal, neuroscientifique travaillant spécifiquement sur la sexualité, relativise l intervention du système de récompense dans le plaisir sexuel humain. Il semble important d insister sur la dimension spécifiquement élaborée de la sexualité humaine, qui fait intervenir des fonctions cognitives complexes (mémoire, langage, raisonnement, expérience personnelle au sens large). Ces fonctions sont d ailleurs citées dans le doc. 5 et évoquées par le doc. 6. La sexualité humaine ne saurait donc être réduite à un déterminisme biologique simple : les différentes orientations sexuelles possibles et leur variation éventuelle au cours de la vie en témoignent. Le doc. 1 montre, chez le rat, que certaines stimulations peuvent inciter l animal à réaliser certaines actions avec un délai de réponse plus bref. C est le cas lorsque l on propose une nourriture appétissante plusieurs fois de suite : l animal s en nourrit plus rapidement et en plus grande quantité. Ce phénomène traduit une forme de mémoire qui produit un renforcement du comportement étudié, ici la nutrition. L expérience historique de J. Olds et P. Milner (doc. 2) montre que la stimulation de certaines zones du cerveau, lorsque le rat appuie lui-même sur une pédale, provoque l augmentation très importante de la fréquence des appuis par le rat : ce comportement est donc renforcé par la stimulation de la zone cérébrale testée. Ces travaux mettent en évidence l existence d un circuit dit «de récompense», qui produit le renforcement des comportements. Plusieurs zones du cerveau sont impliquées dans ce circuit : le cortex préfrontal, l aire tegmentale ventrale, l hippocampe, l amygdale, l hypothalamus et le noyau accumbens. Dans le cas de la sexualité humaine, on observe qu une stimulation érotique active de nombreuses zones du cerveau, parmi lesquels figurent le cortex préfrontal et le mésencéphale, qui comprend notamment l aire tegmentale ventrale (doc. 4). On peut en déduire que l excitation sexuelle chez l humain fait aussi intervenir le circuit de récompense. Les zones impliquées dans ce circuit interviennent également dans des fonctions élaborées chez l espèce humaine : la mémoire, les émotions, par exemple (doc. 5). Les doc. 6 et 7 précisent bien que le plaisir sexuel humain mobilise un grand nombre de ces fonctions complexes et que le système de récompense, s il est impliqué comme chez l animal, ne peut rendre compte, à lui seul, du plaisir et du désir sexuels humains. L objectif de ce chapitre est de comprendre les modalités de contrôle neuroendocrinien du fonctionnement des gonades et de percevoir que ces connaissances permettent un contrôle des naissances par contraception ou PMA. Cette unité vise à identifier la double fonction des testicules (doc. 1 à 3) et son contrôle par un système neuro-endocrinien, l axe hypothalamo-hypophysaire (doc. 4 à 7). Le rétrocontrôle exercé par la testostérone sur l axe hypothalamo-hypophysaire n est pas abordé ici mais le sera dans l unité 4, spécifiquement consacrée aux rétrocontrôles chez l homme et chez la femme. Des préparations microscopiques de testicules peuvent être observées pour visualiser l organisation du tissu testiculaire (doc. 1). Cette activité peut être l occasion de rappeler la méthode d utilisation du microscope optique. On pourra également rappeler les caractéristiques d une hormone : synthèse et sécrétion par des cellules spécifiques (doc. 2 et 4), transport sanguin (doc. 4), action dose-dépendante (doc. 3) sur des cellules cibles (doc. 3 à 5). ➊ Doc. 1 à 3 (S informer et mettre en relation des documents, raisonner). La synthèse de testostérone par les cellules de Leydig est montrée par la mise en relation de la coupe après marquage spécifique (doc. 2) et de la coupe légendée de testicule (doc. 1). Le doc. 3 établit le lien entre production de spermatides et testostéronémie : la testostérone stimule la formation des spermatides, précurseurs des spermatozoïdes, en agissant positivement sur les cellules de Sertoli, qui contrôlent ce processus. ➋ Doc. 4 à 6 (Recenser, extraire et organiser des informations à partir d un graphique ou d un tableau). LH et FSH sont deux hormones sécrétées par l hypophyse. La LH stimule la sécrétion de trouver les fonctions testiculaires ; comprendre le contrôle de ces fonctions. Effectuer des gestes techniques pour réaliser différentes observations microscopiques. testostérone, en favorisant le développement des cellules de Leydig (doc. 5). On peut donc supposer que l action de la LH sur la spermatogenèse est indirecte. La FSH stimule la spermatogenèse (doc. 6). ➌ Doc. 4 et 7 (Pratiquer une démarche scientifique). En l absence de sécrétion de GnRH, les sécrétions de LH et FSH deviennent indétectables. On peut en conclure que la GnRH contrôle la sécrétion de ces deux hormones hypohysaires. Chez les individus atteints du syndrome de Kallmann De Morsier, l absence de spermatogenèse s explique par les absences combinées de LH et FSH. Le très bas niveau de sécrétion de testostérone est à relier au seul déficit de sécrétion de la LH. ➍ En conclusion (Communiquer sous la forme d un schéma fonctionnel). Ce schéma pourra être complété, plus tard, par le rétrocontrôle négatif abordé dans l unité 4. FSH Tubes séminifères et cellules de Sertoli (spermatogenèse) HYPOTHALAMUS Testostérone GnRH HYPOPHYSE TESTICULE LH Tissu interstitiel : cellules de Leydig (sécretion de testostérone) 60 Thème 4 Chapitre 1 THÈME 4 chapitre 2 61 LDP_c2u1 90 x 90

2 Le fonctionnement cyclique de l appareil génital de la femme [pp. 222-223 du manuel de l élève] présenter les variations cycliques de l appareil génital de la femme ; comprendre le rôle endocrinien des ovaires ; relier l activité cyclique des ovaires à celle de l utérus. Effectuer des gestes techniques pour réaliser différentes observations microscopiques. Pratiquer une démarche scientifique. de la concentration des hormones ovariennes, notamment de la progestérone. La coïncidence entre ces deux phénomènes pose l hypothèse que la diminution de la concentration en progestérone induit le déclenchement des règles. ➎ En conclusion (Communiquer sous la forme d un schéma fonctionnel) 3 Ovaires Utérus Le contrôle hypothalamo-hypophysaire chez la femme Hormones ovariennes (oestradiol, progestérone) Synchronisation des cycles LDP_C2u2 90 x 40 [pp. 224-225 du manuel de l élève] Cette unité rappelle les variations cycliques que subissent l utérus et les ovaires (doc. 1 et 2). Elle montre ensuite que la synchronisation de ces cycles s explique par un contrôle hormonal ovarien de l utérus (doc. 3, 4 et 5). Les acquis de la classe de 4 ème (transformations cycliques de l appareil génital femelle au cours d un cycle menstruel), après avoir été réinvestis, sont éclairés par la découverte du rôle endocrine des ovaires, en lien avec ce qui aura été vu dans l unité précédente au sujet du testicule. Après avoir mis en évidence le contrôle hormonal exercé par les ovaires sur l utérus (doc. 3 et 4), les élèves en comprendront les modalités précises tout au long du cycle sexuel féminin : la cyclicité de l activité ovarienne induit une cyclicité des sécrétions d hormones ovariennes, elle-même responsable de la cyclicité de l activité utérine (doc. 5). Le contrôle hypothalamo-hypophysaire du fonctionnement de l appareil génital féminin ainsi que les rétrocontrôles ne sont pas abordés ici mais dans l unité 3, puis dans l unité 4. Des préparations microscopiques commerciales d ovaires ainsi que des coupes transversales d utérus à différents stades du cycle peuvent être observées (doc.1 et 2). Cette activité peut être l occasion d utiliser le logiciel Mesurim pour estimer/comparer les tailles des follicules ou schématiser un follicule mûr à partir d une capture d image (fiche technique téléchargeable sur le site académique de Toulouse : http://pedagogie.ac-toulouse.fr). Les deux premiers documents peuvent permettre la construction par l élève d une représentation graphique mettant en parallèle les variations ovariennes et utérines au cours d un cycle. Cette unité est également l occasion de présenter brièvement une expérience historique d ablation/greffe qui met en évidence la communication hormonale entre les ovaires et l utérus (doc. 3). ➊ Doc. 1 et 2 (S informer et mettre en relation des documents, raisonner). L activité des ovaires et celle de l utérus subissent des variations au cours d un cycle, qui permettent de caractériser deux phases : Pour l ovaire : maturation d un gamète femelle contenu dans un follicule au cours de la phase folliculaire (13 premiers jours) et ovulation le 14 e jour / transformation du follicule mûr ayant libéré le gamète femelle en corps jaune durant la phase lutéale. Pour l utérus : préparation de la muqueuse utérine à la nidation de l embryon pendant la phase proliférative (développement de la surface de contact et de la vascularisation, mise en place de glandes sécrétrices de glycogène) / sécrétion de mucus utérin pour recevoir l éventuel embryon au cours de la phase sécrétoire. Ces activités sont synchronisées. ➋ Doc. 3 (Pratiquer une démarche scientifique). L absence de développement cyclique de l utérus chez des rates ayant subi l ablation de leurs ovaires montre que les ovaires commandent l activité utérine. La restauration du développement cyclique de l utérus par une greffe d un ovaire sous la peau suggère l hypothèse d un contrôle de nature hormonale. ➌ Doc. 4 et 5 (S informer et mettre en relation des documents, raisonner, pratiquer une démarche scientifique). Les ovaires produisent deux types d hormones : les œstrogènes et la progestérone. Au cours d un cycle, les concentrations de ces hormones subissent des variations, synchrones avec l évolution de l utérus (doc. 5). L expérience de transgénèse confirme l hypothèse d une communication hormonale entre les ovaires et l utérus : en l absence de récepteurs spécifiques des œstrogènes chez les cellules cibles (cellules de l utérus), la muqueuse utérine ne se développe pas normalement (doc. 4). On peut en conclure que les œstrogènes commandent l épaisissement et la vascularisation de la muqueuse utérine. La progestérone, sécrétée par le corps jaune lors de la phase luréale ovarienne, contrôle, elle, la secrétion de mucus par les glandes exocrines de l utérus (doc. 5). ➍ Doc. 5 (Pratiquer une démarche scientifique). En fin de cycle, peu avant l apparition des règles, on remarque une chute rapide L unité précédente a mis en évidence le rôle endocrinien des ovaires et son importance dans la synchronisation des activités cycliques de l appareil génital de la femme. Cette unité, toujours consacrée au cas de la femme, aborde le contrôle neuroendocrinien de l activité ovarienne. Sur la base des notions abordées chez l homme (unité 1), l étude de ce contrôle neuroendocrinien chez la femme est enrichie. Elle détaille : le fonctionnement de l axe hypothalamo-hypophysaire par des expériences d ablation/greffe (doc. 1) ; les relations anatomiques entre hypophyse et hypothalamus (doc. 1, 3 et 4) ; la nature de neurohormone de la GnRH et l importance de sa sécrétion pulsatile (doc. 3 à 6). Davantage que les précédentes, cette troisième unité mobilise la démarche scientifique au moyen de résultats expérimentaux en physiologie de la reproduction obtenus sur plusieurs espèces modèles. Tout en présentant les particularités de fonctionnement du système reproducteur féminin, on pourra insister sur l unité de fonctionnement du système de reproduction chez l homme et chez la femme : pour les deux sexes, le contrôle endocrinien de la capacité de reproduction repose sur les mêmes structures anatomiques et, globalement, les mêmes mécanismes. découvrir le rôle endocrinien de l hypophyse chez la femme ; découvrir le rôle endocrinien de l hypothalamus chez la femme. S informer à partir de graphiques, de textes ou de schémas. ➊ Doc. 1 (Pratiquer une démarche scientifique). Les expériences d ablation/greffe/injection montrent le contrôle exercé par l hypophyse sur les ovaires. Elles permettent également de formuler l hypothèse d une communication hormonale. ➋ Doc. 2 (Recenser, extraire et organiser des informations, raisonner). Ce document présente la nature des hormones hypophysaires contrôlant l activité des ovaires (FSH et LH), ainsi que les variations de leur concentration au cours d un cycle. Ces observations permettent de tester l hypothèse posée précédemment : contrôle de la phase folliculaire par la FSH ; contrôle de la phase lutéale par la LH. Ce document introduit également la notion de «pic ovulatoire» ou «décharge ovulante», particulièrement notable pour la LH. Ces constats posent le problème suivant : le contrôle de l hypophyse. ➌ Doc. 1, 3 et 4 (S informer et mettre en relation des documents, pratiquer une démarche scientifique). L hypophyse est reliée à l hypothalamus, un centre nerveux, par un système porte (réseau veineux reliant deux organes sans passer par le cœur, comprenant deux réseaux capillaires et une veine). Les neurones de l hypothalamus sécrétent une hormone dans ce système porte : la GnRH (doc. 3 et 4). Puisqu une greffe ectopique de l hypophyse ne rétablit pas le fonctionnement normal des ovaires, on peut formuler l hypothèse suivante : l activité endocrine de l hypophyse est dépendante et contrôlée par la sécrétion hypothalamique de GnRH. ➍ DOC. 5 et 6 (S informer et mettre en relation des documents, raisonner). LH et GnRH présentent des variations pulsatiles (doc. 5) coïncidentes dans le temps. Sans la valider, ce constat ren- ( ) 62 THÈME 4 chapitre 2 THÈME 4 chapitre 2 63

force l hypothèse précédemment posée. Des injections pulsatiles de GnRH par l hypothalamus induisent la sécrétion hypophysaire de LH et de FSH tandis qu une injection continue la diminue fortement. L hypothèse d un contrôle hormonal exercé par l hypothalamus sur l hypophyse, semblable au mécanisme étudié chez l homme, paraît donc confirmée. ➎ En conclusion (Communiquer sous la forme d un schéma fonctionnel). On peut alors compléter le schéma fonctionnel établi à la fin de l unité précédente en y ajoutant la commande hypothalamo-hypophysaire : HYPOTHALAMUS HYPOPHYSE FSH LH Ovaires Utérus GnRH Hormones ovariennes (oestradiol, progestérone) Synchronisation des cycles ➋ Doc. 2 à 4 (mettre en relation des documents et pratiquer une démarche scientifique). On observe, sur les doc. 3 et 4, que l absence de testostérone chez un taureau castré produit une forte augmentation de la concentration sanguine en GnRH et en LH. À l inverse, une injection de testostérone chez un animal castré a pour conséquence une stabilité de la concentration en GnRH et en LH. Ces expériences montrent que la sécrétion de testostérone exerce un rétrocontrôle négatif sur la sécrétion de GnRH et de LH, tel que ce phénomène est défini par le doc. 2. ➌ Doc. 6 (Extraire des informations d un graphique, pratiquer une démarche scientifique). À la ménopause, alors que les ovaires cessent de fonctionner, les taux de FSH et LH augmentent. On peut donc émettre l hypothèse que les hormones ovariennes (ou au moins une) exercent un rétrocontrôle négatif sur l axe hypothalamo-hypophysaire entre la puberté et la ménopause. ➍ Doc. 7 et 8 (Extraire des informations d un graphique, mettre en relation des documents et raisonner). Une injection d œstradiol induit une diminution de la concentration de LH dans le sang chez la femme. On note également une diminution des fréquences de décharges et de la concentration sanguine de GnRH. Ces résultats montrent que l œstradiol exerce un effet inhibiteur sur la sécrétion de GnrH et de LH par l axe hypothalamo-hypophysaire (doc. 7). Le doc. 8 renseigne sur la nature de ce retrocontrôle en fonction de la dose de cette hormone ovarienne. Lorsqu il est injecté à forte dose, l œstradiol induit une forte augmentation de la concentration sanguine de LH. Le retrocontrôle exercé par l œstradiol sur l axe hypothalamo-hypohysaire est donc négatif à faibe dose et positif à forte dose. On peut alors expliquer le pic de LH et de FSH au moment de l ovulation. En début de phase folliculaire, la croissance d une cohorte de follicules provoque une augmentation continue de la concentration plasmatique d œstradiol qui exerce alors un retrocontrôle négatif sur les sécrétions hypohysaires. Au 14 e jour, la concentration en œstradiol dépasse la valeur seuil et inverse le retrocontrôle : les sécrétions de LH et FSH sont alors fortement stimulées, provoquant le pic de LH (et de FSH). ➎ En conclusion (Communiquer sous la forme d un schéma fonctionnel). 4 Les rétrocontrôles exercés par les hormones sexuelles LDP_C2u3 90 x 90 [pp. 226-227 du manuel de l élève] Faible concentration d oestradiol Début de phase folliculaire Phase lutéale HYPOTHALAMUS GnRH HYPOPHYSE Forte concentration d oestradiol Fin de phase folliculaire comprendre le rétrocontrôle chez l homme ; comprendre les rétrocontrôles chez la femme. Pratiquer une démarche scientifique. FSH LH Ovaires Hormones ovariennes (oestradiol, progestérone) Synchronisation des cycles Cette unité présente la notion de régulation, déjà abordée en classe de seconde par le cas de la pression artérielle. Les rétrocontrôles qu exercent les gonades sur l axe hypothalamo-hypophysaire, chez l homme puis chez la femme, sont présentés ici pour construire la boucle de régulation. La sécrétion de la GnRH et le rôle intégrateur de l hypothalamus ne sont pas aprofondis ici. Aucun lien n est fait entre message nerveux et communication hormonale. Néanmoins, cette unité est une bonne occasion de présenter l effet de l environnement ou de l état physiologique d une personne sur le fonctionnement de l axe gonadotrope. Par exemple : l effet d un stress émotionnel fort ou de l anorexie sur l aménorrhée chez la femme ; l effet des variations de la photopériode sur l activité reproductrice des animaux. La question des rétrocontrôles est difficile à aborder ; le rappel des notions de seconde sur les boucles de régulation semble nécessaire. La grande stabilité du fonctionnement de l appareil reproducteur laisse supposer l existence d une action des gonades sur l axe gonadotrope : la question introductive de l unité peut alors être posée. Pour construire la démarche de façon plus autonome, il est possible de faire travailler les élèves sur la démarche scientifique grâce au logiciel Cycles sexuels des mammifères 2 (payant) : les élèves proposent des hypothèses puis les testent par des expériences (ablations, greffes, injections, parabioses, etc.). Un logiciel équivalent existe en ligne, édité par le CNDP : Rehor, utilisable sur le site du CNDP à l adresse : www2.cndp.fr/svt/rehor/rehor/accueil.html. ➊ Doc. 1 et 5 (mettre en relation des documents et pratiquer une démarche scientifique). Ces deux documents révèlent la présence de récepteurs aux hormones sexuelles (testostérone et œstradiol) au niveau de l hypothalamus. Sans prouver que ces hormones agissent sur l hypothalamus, ces résultats montrent qu un tel mécanisme est possible. LDP_C2u4 185 x 70 5 Utérus au point des méthodes de contraception féminine préventive (pilules contraceptives) ou d urgence (pilule du lendemain). Des méthodes de contraception masculine hormonale se développent. D autres méthodes contraceptives existent, dont certaines présentent aussi l intérêt de protéger contre les infections sexuellement transmissibles. La maîtrise de la reproduction par contraception [pp. 228-229 du manuel de l élève] Mettre en œuvre une pratique documentaire pour expliquer le mode d action de différentes pilules contraceptives. Extraire et exploiter des données pour relier la prévention des IST à l utilisation du préservatif. Recenser, extraire et organiser des informations. Communiquer en rédigeant une synthèse. ( ) 64 THÈME 4 chapitre 2 THÈME 4 chapitre 2 65

Depuis la classe de quatrième, les élèves savent que des méthodes contraceptives variées permettent de choisir le moment d avoir un enfant. Ils ont aussi été sensibilisés à l existence de la contraception d urgence. Cette unité vise à montrer que différentes méthodes de contraception sont disponibles, ne présentant pas toutes les mêmes avantages. La connaissance des mécanismes du contrôle neuroendocrinien des gonades (vus dans les unités précédentes) a permis la mise au point de méthodes hormonales comme la pilule contraceptive. Selon le temps dont on dispose, on peut compléter cette étude par des recherches documentaires sur d autres moyens de contraception (voir l atelier Enquête p. 240). Certains sites Internet recensent et présentent de façon claire et complète les différentes méthodes disponibles. Cette partie du programme est en lien avec la mission d information et de prévention quant à la contraception et à la transmission des MST. Il peut être intéressant de prévoir une séance avec un intervenant extérieur (infirmière ou centre de planning familial, par exemple). Il est important de souligner la différence entre contraception et contragestion (doc. 5 et exercice 6 p. 237). Le doc. 6, qui rappelle le rôle du préservatif dans la protection contre le SIDA, peut être complété par des recherches sur les autres IST dont le papillomavirus, dont il existe un vaccin à destination des adolescentes. ➊ Doc. 1 et 2 (S informer à partir de graphiques et d un texte et raisonner). La prise de pilule combinée inhibe la production de LH et FSH par rétrocontrôle négatif sur le complexe hypothalamohypophysaire. On constate que les taux d hormones ovariennes restent bas : les ovaires sont au repos. Il n y a pas de cycle ovarien (pas de développement folliculaire) et, par conséquent, pas d ovulation. 6 Infertilité du couple et procréation médicalement assistée [pp. 230-231 du manuel de l élève] L infertilité des couples peut avoir des causes variées. Dans beaucoup de cas, des techniques permettent d aider les couples à satisfaire leur désir d enfant : insémination artificielle, FIVETE, ICSI. ➋ Doc. 1 à 3 (Recenser des informations). En plus de son effet sur les ovaires (inhibition de l ovulation), la pilule contraceptive empêche l épaississement et la vascularisation de l endomètre uutérin : elle défavorise donc la nidation. Elle induit enfin l épaississement de la glaire cervicale, qui empêche le passage des spermatozoïdes du vagin vers l utérus : elle rend donc impossible la fécondation. Pour ces trois raisons, la pilule ferme un «triple verrou» sur la conception et l implantation d un embryon. ➌ Doc. 2 à 6 (Recenser, extraire et organiser des informations). Il s agit de comparer ces méthodes sur leur(s) niveau(x) d action (ovulation, passage des spermatozoïdes, développement de l endomètre, développement de l éventuel embryon), leurs avantages et inconvénients (facilité d utilisation, conséquences psychiques, disponibilité, efficacité, protection contre les IST). ➍ Doc. 6 (S informer à partir d un schéma et de sa légende). Le préservatif empêche à la fois une grossesse non désirée et protège la femme autant que l homme d une transmission des IST. ➎ DOC. 7 (S informer à partir d un texte). La mise au point du contraceptif hormonal masculin pose une difficulté : induire un rétrocontrôle négatif du complexe hypothalamo-hypophysaire (pour réduire les productions de LH et FSH et donc réduire la spermatogenèse) sans perturber la testostéronémie, qui contrôle de nombreux autres caractères, dont la fonction sexuelle. ➏ En conclusion (Communiquer en rédigeant une synthèse). La connaissance du fonctionnement de l appareil reproducteur féminin et de son contrôle par l axe hypothalamo-hypophysaire a permis la mise au point des pilules hormonales contraceptives. Connaître les étapes clés de la gamétogenèse, de la rencontre des gamètes puis de la nidation permet en outre d inhiber spécifiquement une ou plusieurs de ces étapes, par perturbation des contrôles hormonaux, ou par action mécanique (dispositif intra-utérin ou préservatif). comprendre les différentes causes d infertilité d un couple ; comprendre les modalités de la procréation médicalement assistée. Percevoir le lien entre science et technique. Argumenter, débattre sur des problèmes éthiques posés par certaines pratiques médicales. Les techniques de PMA ont été rapidement abordées en classe de troisième. Il s agit ici de mettre en évidence le lien entre les connaissances acquises sur le fonctionnement des appareils reproducteurs, les dysfonctionnements possibles (doc. 1 à 4) et la mise au point de solutions médicalement encadrées (doc. 5 à 8). Le lien entre infertilité et dysfonctionnement des contrôles neuroendocriniens est par exemple établi dans l exercice guidé p. 236. Plusieurs ressources numériques sont intéressantes pour agrémenter l enseignement de cette question : des animations proposées par l Académie de Créteil (www.ac-creteil.fr/biotechnologies/doc_icsi.htm; www.ac-creteil.fr/biotechnologies/doc_fivete.htm) ; le site de l agence de biomédecine (www.procreationmedicale.fr) permet de découvrir de façon simple les différentes méthodes de PMA. Les questions de bioéthique abordées (doc. 8) sur l anonymat des dons peuvent être complétées par des recherches sur les risques pour la mère et/ou les enfants (hyperstimulation ovarienne, grossesses multiples), le problème des embryons surnuméraires produits par FIVETE et de leur conservation, la question des cellules souches embryonnaires (voir atelier Sciences actualités p. 68) ou celle de la sélection des embryons dans le cadre du diagnostic préimplantatoire (voir atelier Débat p. 241). ➊ Doc. 1 à 4 (S informer à partir d un graphique). Dans une majorité de cas, l infertilité d un couple est mixte (doc. 1) : pour pouvoir proposer une solution adaptée, le médecin doit donc explorer toutes les causes à l origine du problème. ➋ Doc. 1 à 4 (Recensez, extraire et organiser des informations). Les causes d infertilité présentées ici, non exhaustives, peuvent être classées en trois groupes : Un déficit de gamétogénèse : azoospermie ou oligo-spermie chez l homme ; troubles ovulatoires chez la femme. 1Exercices du thème 4 Les corrigés des exercices des rubriques «Évaluer ses connaissances» et «S'entraîner avec un exercice guidé» se trouvent à la fin du manuel (p. 328). Chapitre 1 ➄ Les observations historiques de Franck Lillie S informer et mobiliser des connaissances [pp. 217-218 du manuel] Réponse attendue : La photo montre des connexions veineuses placentaires entre les deux jumeaux mâle et femelle. Le texte précise que les organes génitaux externes sont normaux mais les ovaires petits, parfois transformés en testicules, et les cornes utérines absentes. On sait Les obstacles à la rencontre des gamètes : troubles de l éjaculation, asthénospermie ou tératospermie chez l homme ; obstruction des trompes chez la femme. Les obstacles à la nidation : anomalies de la paroi utérine. ➌ Doc. 1, 5 et 6 (Mettre en relation des documents et raisonner). Les techniques de PMA proposées ne permettent pas d apporter des solutions aux anomalies de la paroi utérine, ni aux infertilités inexpliquées. ➍ DOC. 6 et 7 (Recenser, extraire et organiser des informations). La FIVETE précédée de l ICSI est innovante en ce qu elle remédie aux problèmes de spermatozoïdes non fécondants en réalisant directement la fusion des deux gamètes in vitro, ce que ne permet pas la FIVETE simple. ➎ DOC. 8 (S informer à partir d un texte). Le texte met en évidence le problème de l anonymat du donneur de gamètes. Un conflit d intérêt peut apparaître entre le donneur souhaitant garder l anonymat et l enfant souhaitant connaître ses parents biologiques. ➏ En conclusion (Communiquer en rédigeant une synthèse). Pour les principales causes d infertilité, il existe donc des solutions techniques de PMA : les problèmes d éjaculation ou de qualité insuffisante de sperme peuvent être traités par insémination artificielle ; les troubles de l ovulation sont pris en charge par des stimulations ovariennes simples ; les obturations de trompe ou certaines anomalies quantitatives ou qualitatives du sperme peuvent être traitées par FIVETE simple ; dans les cas d anomalie majeure des spermatozoïdes, la FIVETE précédée d une ICSI est préconisée. que les cornes utérines se forment à partir des canaux de Müller embryonnaires, dont la régression est provoquée chez le mâle par la sécrétion de l hormone antimüllérienne (AMH) par le testicule. Dans une portée de jumeaux, des connexions sanguines existent entre les deux fœtus au niveau de leur placenta. Les hormones circulant par voie sanguine, une connexion hormonale est donc établie entre deux jumeaux d une même portée. Dans le cas d une portée de jumeau de sexe différent, l AMH sécrétée par le testicule du fœtus mâle peut circuler dans le sang jusqu au fœtus femelle et induire la régression des canaux de Müller. Le phénotype masculinisé des femelles «free-martin» est donc très vraisemblablement dû à l action de l AMH sécrétée par son jumeau mâle : ses organes génitaux indifférenciés se masculinisent ( ) 66 THÈME 4 chapitre 2 THÈME 4 chapitre 2 67

et les canaux de Müller disparaissent, empêchant la formation d un utérus et d ovaires normaux. ➅ Le rôle du gène SOX9 Saisir des informations dans un but explicatif Réponse attendue : Le doc. 1 montre l appareil génital de souris témoins, mâle et femelle et d une femelle transgénique surexprimant le gène SOX9. L appareil génital est normal chez le mâle et la femelle témoin. La femelle transgénique présente en revanche des testicules. Aucun canal de Müller n est visible mais les canaux de Wolff persistent. La surexpression de SOX9 a donc induit un phénotype sexuel mâle observable à la naissance. Le doc. 2 montre l expression, dans les gonades embryonnaires de ces trois souris, du gène codant l AMH, hormone normalement sécrétée par le testicule embryonnaire et participant à la différenciation des voies génitales mâles. La coloration brune est observable dans la gonade embryonnaire du mâle témoin, mais également, à une forte intensité, dans celle de la femelle transgénique surexprimant SOX9 : le gène codant l AMH s exprime donc fortement chez la femelle transgénique On peut donc conclure que le gène SOX9 active l expression du gène codant l AMH dans le testicule embryonnaire et qu il participe ainsi à l établissement du phénotype sexuel mâle. ➆ La voix des castrats Mettre en relation des informations avec ses connaissances 1. Le doc. 1 précise que ces enfants sont castrés entre 7 et 10 ans, soit avant la puberté. Chez le garçon, la sécrétion de testostérone par le testicule augmente considérablement à la puberté et déclenche les transformations anatomiques et fonctionnelles observées à cette période de la vie sexuelle. La mue de la voix est une de ces transformations. En l absence de testicule, donc de sécrétion de testostérone, il est a priori normal que la voix ne mue pas. Le doc. 2 de la fréquence de la voix en fonction du taux sanguin de testostérone confirme cette hypothèse : entre 0 et 100 pmol.l -1, la voix reste aiguë (fréquence comprise entre 150 et 300 Hz). À partir d une concentration supérieure à 100 (et jusqu à 400 pmol.l -1 ), la voix devient grave (fréquence inférieure à 150 Hz). Sans testicule, donc sans testostérone, il est normal que la voix des castrats soit une voix d enfant, aiguë, et non une voix grave d homme adulte. 2. Sans testicule ces enfants étaient stériles. Sans testostérone, les autres caractères sexuels secondaires ne devaient pas apparaître, pas de musculature développée (peut-être était elle de type féminin). ➇ Le rôle du gène Wnt4 Saisir des informations et raisonner 1. Le doc. 1 montre la vascularisation des testicules. Chez la souris témoin, 3 vaisseaux sanguins sont en formation quand on n en observe qu un seul chez la souris transgénique surexprimant Wnt4. Le gène Wnt4 semble donc inhiber la vascularisation du testicule. Le doc. 2 montre que la concentration sanguine de testostérone chez la souris témoin est de 50 ng.ml -1 mais n est plus que de 20 ng.ml -1 chez la souris surexprimant Wnt4. La surexpression de ce gène a donc pour effet de limiter la sécrétion de testostérone. 2. La surexpression de Wnt4 limite la sécrétion de testostérone. Or, celle-ci est à l origine du développement des canaux de Wolff. On peut donc en déduire que la surexpression de Wnt4 implique une disparition des canaux de Wolff et empêche la différenciation des voies génitales mâles. 3. La surexpression de Wnt4 empêche un développement testiculaire normal. L absence de testostérone ne permet pas le maintien des canaux de Wolff, et la gonade mal différenciée ne fabriquera probablement pas non plus d AMH. La vascularisation incomplète limite également la communication hormonale. Les canaux de Müller persisteront donc et pourront devenir des organes génitaux femelles. Chapitre 2 [pp. 237-238 du manuel] ➄ une modalité du rétrocontrôle ovarien Analyser un graphique et mobiliser ses connaissances 1. Les ovaires sécrètent les oestrogènes. L hypothalamus sécrète la GnRH, l hypophyse sécrète la LH. 2. Les injections d œstrogènes en quantité importante induisent, au bout de 200 heures, une augmentation de la concentration sanguine de LH, qui passe de 0,8 ng.ml -1 à 8,2 ng.ml -1 au bout de 500 heures. Ces injections entraînent également l augmentation de la concentration sanguine moyenne de GnRH. Ces résultats amènent à la conclusion que les injections d œstrogènes en quantité importante stimulent l axe hypothalamo-hypophysaire. Le rétrocontrôle mis en évidence ici est donc positif. 3. Le rétrocontrôle positif des œstrogènes sur l axe gonadotrope est observé 1 ou 2 jours avant le 14 jour du cycle. Il induit un pic de sécrétion des hormones hypophysaires (LH et FSH) qui déclenchera l ovulation. ➅ Le RU 486 : une molécule contragestive S informer et raisonner 1. La progestérone, sécrétée principalement lors de la phase lutéale du cycle ovarien, stimule le développement de l endomètre et la sécrétion d un mucus riche en sucres. La diminution brutale de sa concentration en fin de cycle induit la désagrégation de la muqueuse utérine et, donc, l apparition des règles. 2. Les résultats mentionnés par le doc. 1 montrent que le RU486 annule l effet de la progestérone sur l endomètre ; celui-ci reste alors peu développé. Cette action du RU486 est également dosedépendante. 3. Suite à l absorption de RU 486, l endomètre devient impropre à la nidation et, par conséquent, au futur développement de l embryon dans l utérus ; la prise de RU 486 élimine la muqueuse utérine et, avec elle, un embryon éventuellement formé. L action de cette molécule ne s oppose donc pas à la fécondation mais à la future grossesse : le RU 486 est une molécule contragestive. 4. Le doc. 2 met en évidence la similitude de structure moléculaire entre le RU 486 et la progestérone ; on peut émettre l hypothèse que le RU 486 se fixe aux récepteurs de la progestérone et les occupe, sans en reproduire l action biologique. La progestérone, faute de pouvoir se lier à ces récepteurs, est alors sans effet sur l utérus. ➆ Les solutions à l infertilité masculine Analyser des données et raisonner. 1. En comparant le spermogramme de M. A. avec les valeurs standards d un homme fertile, on constate plusieurs anomalies : un volume d éjaculat et une numération faibles (deux fois plus faibles que les limites inférieures standards) ainsi qu une trop faible mobilité. La vitalité est elle aussi insuffisante. L examen de Mme A. étant normal, on conclut que la cause de l infertilité du couple est un sperme qualitativement et quantitativement insuffisant. 2. Dans un premier temps une insémination artificielle peut être envisagée, afin d optimiser la rencontre entre les gamètes. En cas d échec, probable au vu de la sévérité de l anomalie constatée du sperme, une FIVETE avec ICSI pourrait être préconisée, afin de réaliser directement la fécondation. ➇ La fin de la période lutéale Mettre en relation des informations et formuler une hypothèse 1. Les 10 e et 11 e jours du cycle : la concentration en PGF 2a demeure très faible. À la fin du 11 e jour, apparaît un premier pic de concentration. La concentration en progestérone, elle, croît faiblement mais reste élevée. Du 12 e au 15 e jour : les pics de production de PGF 2a deviennent de plus en plus intenses pour atteindre le 14 e jour une valeur maximale de 480 pg.ml -1. La valeur de ces pics de concentration décroît ensuite les 14 e et 15 e jours. Dans le même temps, la concentration de progestérone décroît fortement et régulièrement. Les 16 e et 17 e jours : après un dernier pic, la concentration de PGF 2a retrouve le faible niveau constaté avant le 12 e jour. La concentration de progestérone atteint un niveau faible (0,6 ng.ml -1 ) ; sa décroissance, moins accentuée, se poursuit. 2. L injection de PGF 2a au milieu de la phase lutéale raccourcit le cycle tandis que l inhibition de la synthèse de PGF 2a, au même moment, le rallonge. La sécrétion de PGF 2a est donc responsable de l apparition des règles et de la fin du cycle. On peut alors poser l hypothèse suivante : en absence de fécondation, la production de PGF 2a stimule la dégénérescence du corps jaune et, par conséquent, l arrêt de sécrétion de progestérone et la fin du cycle menstruel. Objectif bac [p. 239 du manuel] Le rôle de la testostérone dans la spermatogenèse Dans le doc.1, on observe que des souris transgéniques mâles dont les cellules de Sertoli n'expriment pas de récepteur à la testostérone, présentent un appareil urogénital anatomiquement normal à une exception près : les testicules ont une taille deux fois plus faible que ceux de souris témoins. Il semble donc que la testostérone agisse sur les cellules de Sertoli et stimule le développement des testicules. Le doc. 2 montre que les souris transgéniques possèdent des volumes anormalement faibles de pluseurs types de cellules testiculaires : cellules de Sertoli ou cellules de la lignée germinale, impliquées dans la spermatogenèse (spermatogonies, spermatocytes et spermatides). Ceci pourrait être à l origine de l atrophie testiculaire observée dans le doc. 1. Cette différence est très for tement marquée pour les spermatides, avant-dernier stade cellulaire de la lignée germinale, qui seront différenciés en spermatozoïdes. L action de la testostérone sur les cellules de Sertoli aboutirait donc à la stimulation de la spermatogenèse. Le doc. 3 montre que les cellules germinales du tube séminifère des souris SCARKO n expriment pas la protéine Rhox5, contrairement aux cellules de souris témoins. On en déduit que les volumes anormalement faibles de certains types cellulaires testiculaires (cellules germinales et cellules de Sertoli) chez les souris SCARKO, mis en évidence dans le doc. 2, s expliquent par une mortalité de ces cellules plus forte que la normale. Pour conclure, ces trois documents montrent que la fixation de la testostérone sur les cellules de Sertoli stimule l expression de la protéine Rhox5. Cette protéine maintient les cellules germinales en vie et semble donc indispensable à la spermatogénèse. 68 Thème 4 exercices Thème 4 Chapitre 1 69