PHYSIOLOGIE DE LA PROCRÉATION

Biologie PHYSIOLOGIE DE LA PROCRÉATION CUEEP - UNIVERSITÉ LILLE1 SCIENCES ET TECHNOLOGIES DÉPARTEMENT SCIENCES JACQUES COGET Juillet 2013

Table des matières I - Introduction 5 II - Considérations préliminaires 7 A. Observation N 1...7 B. Observation N 2...8 C. Observation N 3...9 III - Le déterminisme du sexe 13 A. Du sexe génétique au sexe phénotypique...13 B. Intersexuation et anomalies chromosomiques...15 C. Exercice d'application N 1...17 D. Exercice d'application N 2...17 IV - Activité génitale et production hormonale 19 A. Chez l'homme...19 B. Chez la femme...21 C. Cycle menstruel et cycle œstrien...26 D. Exercice d'application N 1...27 E. Exercice d'application N 2...28 V - Activité génitale et régulation centrale 31 A. Le complexe hypothalamo-hypophysaire...31 B. Régulation hormonale chez l'homme...34 C. Régulation hormonale chez la femme...36 D. Exercice d'application N 1...38 E. Exercice d'application N 2...39 VI - De la fécondation à la parturition 43 3

Introduction A. Segmentation, migration et nidation...44 B. Le développement embryonnaire...46 C. Hormones et gestation...49 D. Exercice d'application N 1...51 E. Exercice d'application N 2...52 VII - La lactation 55 A. Les glandes mammaires...55 B. La production lactée...56 C. Exercice d'application N 1...57 D. Exercice d'application N 2...58 VIII - La contraception 61 A. Les méthodes existantes...61 B. La contraception hormonale...63 C. Exercice d'application N 1...66 D. Exercice d'application N 2...67 IX - L'assistance médicale à la procréation (AMP) 69 A. Les causes d'infertilité...69 B. L'insémination artificielle...70 C. La fécondation in vitro (FIV)...71 D. L'injection intracytoplasmique de spermatozoïde (ICSI)...72 E. Le transfert d'embryons congelés (TEC)...72 X - Auto-évaluation finale 75 Solution des exercices de TD 77 4

I - Introduction I Du latin procreare (= engendrer), la procréation regroupe l'ensemble des processus qui permettent à deux individus sexués (un mâle et une femelle) de donner à naissance à un nouvel individu. Bien que le terme soit en principe réservé à l'espèce humaine, il faut toutefois noter que la plupart des animaux, et notamment les mammifères, procréent plus qu'ils ne se reproduisent dans la mesure où l'être nouvellement conçu est toujours unique et qu'il diffère de ses géniteurs en raison du brassage génétique qui s'opère à différents stades de la méiose lors de la fabrication des gamètes, puis lors de leur rencontre au moment de la fécondation. De sorte qu'à l'exception des jumeaux monozygotes qui proviennent de la division d'un seul œuf et qui sont donc porteurs du même patrimoine génétique, chaque individu au sein de l'espèce porte une combinaison d'allèles qui lui est propre. La procréation permet ainsi de perpétuer l'espèce tout en assurant sa diversité génétique, seule garante du polymorphisme des populations. Les mécanismes de la méiose, de la gamétogenèse et de la fécondation étant supposés connus, nous ne nous intéresserons ici qu'aux aspects génétiques et hormonaux qui rendent possible la procréation une hormone étant définie comme une substance chimique à action physiologique de nature protéique ou stéroïdienne, fabriquée par un tissu endocrinien, libérée dans le sang et agissant à distance sur un plusieurs organes cibles. Nous étudierons donc successivement : le déterminisme du sexe et la mise en place du tractus génital chez l'homme et chez la femme, la production et le rôle des hormones gonadiques dans les deux sexes, le fonctionnement du complexe hypothalamo-hypophysaire et son implication dans la régulation de l'activité génitale, les principales étapes de la grossesse de la fécondation à la parturition, les phénomènes déclencheurs de la lactation. Enfin, une dernière partie sera consacrée à la maîtrise de la procréation dans l'espèce humaine et abordera : les différentes méthodes de contraception, l'assistance médicale à la procréation (AMP). 5

II - Considérations préliminaires II Observation N 1 7 Observation N 2 8 Observation N 3 9 Plusieurs observations effectuées chez l'animal vont nous permettre de poser le problème et de préciser les différents facteurs impliqués. A. Observation N 1 Chez la Grenouille, le mâle présente, en période de reproduction, des petites excroissances au niveau des membres antérieurs, dénommées callosités, qui servent à maintenir la femelle pendant l'accouplement. On constate : a) que ces callosités n'apparaissent jamais chez les femelles, b) que ces callosités n'apparaissent pas chez le mâle castré, c) que ces callosités réapparaissent après injection d'extraits testiculaires. Interprétation a) Seuls les mâles présentant des callosités, il s'agit d'un cas de dimorphisme sexuel, c'est-à-dire d'un caractère permettant de distinguer le mâle de la femelle au sein d'une même espèce (par exemple le lion porte une crinière, la lionne n'en porte pas). b) Dans le cas de la grenouille, ce caractère n'étant pas permanent, il faut donc envisager l'existence d'un mécanisme physiologique lié à la période de reproduction pour que ce caractère apparaisse. 7

Considérations préliminaires c) Les mâles castrés ne présentant pas ce caractère, on peut supposer que ce mécanisme a pour origine les glandes sexuelles, hypothèse confirmée par l'injection d'extraits testiculaires puisque ceux-ci provoquent la réapparition des callosités. d) La substance active fabriquée par le testicule agissant sur les membres antérieurs, donc à distance après avoir été véhiculée par le sang, il s'agit très probablement d'une hormone, en l'occurrence d'une «hormone mâle». B. Observation N 2 Chez le Guppy, petit poisson d'eau douce originaire d'amérique tropicale, les mâles se distinguent des femelles par la présence d'une petite tache sur la queue. On remarque : a) que tous les mâles présentent en permanence ce caractère, b) que la castration ne provoque pas la disparition de ce caractère, c) que ce caractère n'apparaît pas chez des femelles traitées avec des extraits testiculaires. Interprétation a) L'existence d'une tache sur la queue permettant de distinguer les mâles des femelles au sein de la même espèce, nous sommes à nouveau en présence d'un cas de dimorphisme sexuel. Toutefois, ce caractère étant permanent, il relève d'un autre mécanisme que celui invoqué précédemment et, à ce stade, deux hypothèses peuvent être envisagées : soit la présence de la tache résulte d'une production continue d'hormone mâle, soit la présence de ce caractère est liée à l'expression d'un ou plusieurs gènes spécifiques au sexe mâle. b) La castration du mâle et l'injection d'extraits testiculaires à la femelle étant sans effet, il ne peut s'agir d'un déterminisme hormonal et, par conséquent, la première hypothèse doit être abandonnée. c) Il faut donc envisager une différence d'ordre génétique entre les sexes, qui ne peut être portée que par les chromosomes sexuels ici le chromosome Y puisque ce sont les seuls à renfermer des gènes spécifiquement mâles ou femelles. 8

Considérations préliminaires C. Observation N 3 On réalise une expérience entre deux rats A et B ayant préalablement subi une opération : une ablation des testicules pour le rat A et une ablation de l'hypophyse pour le rat B. Au bout de quelques jours, on constate une atrophie des vésicules séminales et de la prostate chez les deux animaux, le rat A présentant en plus une hypertrophie de l'hypophyse, dû à un dysfonctionnement de cette glande. Les deux animaux sont alors réunis par parabiose (greffe siamoise permettant d'étudier leurs échanges physiologiques par voie sanguine) ce qui a pour effet de rétablir une activité génitale attestée par la croissance des vésicules séminales et de la prostate des deux rats. Interprétation a) Le rat A présentant une atrophie des vésicules séminales et de la prostate suite à l'ablation des testicules, on peut à nouveau supposer l'existence d'une hormone testiculaire indispensable au bon fonctionnement de ces glandes génitales. Toutefois, l'animal présentant également une hypertrophie de l'hypophyse, on est amené à émettre plusieurs hypothèses sur le mode d'action réel de cette hormone. En effet, soit l'hormone testiculaire agit directement sur l'hypophyse, les vésicules séminales et la prostate, soit elle agit uniquement sur l'hypophyse qui à son tour agit sur les glandes génitales. Cette expérience pose donc plus de problèmes qu'elle n'en résout et à ce stade il est impossible de trancher en faveur de telle ou telle voie. En revanche on peut éliminer l'intervention directe des vésicules séminales et de la prostate sur l'hypophyse, ces glandes ne produisant pas d'hormone. b) Le rat B présentant aussi une atrophie des vésicules séminales et de la prostate suite à l'ablation de l'hypophyse mais sans que l'animal soit castré, prouve que l'hormone testiculaire n'est pas seule en jeu dans le bon fonctionnement de ces glandes génitales. Il faut donc imaginer une régulation hormonale plus complexe 9

Considérations préliminaires faisant intervenir une hormone hypophysaire agissant soit directement sur les vésicules séminales et la prostate, soit indirectement en exerçant ses effets sur les testicules. c) La réunion des deux rats par parabiose confirme que nous avons affaire à un mécanisme hormonal mettant en jeu les testicules et l'hypophyse. En effet, les testicules du rat B suffisent à produire une hormone agissant sur l'hypophyse du rat A qui redevient fonctionnelle puisque les vésicules séminales et la prostate des deux animaux reprennent leur développement. En revanche, cette expérience ne permet pas de trancher entre une action directe ou indirecte de l'hypophyse. 10

Considérations préliminaires Quoiqu'il en soit, cette série d'observations montre clairement que l'activité sexuelle est déterminée par trois types de facteurs : des facteurs génétiques liés à l'expression de gènes spécifiques portés par les chromosomes sexuels ; des facteurs hormonaux d'origine gonadique (testicules chez le mâle, ovaires chez la femelle) ; des facteurs hormonaux d'origine hypophysaire qui, comme nous le verrons plus loin, dépendent en partie de l'activité cérébrale. 11

Le déterminisme III - du sexe III Du sexe génétique au sexe phénotypique 13 Intersexuation et anomalies chromosomiques 15 Exercice d'application N 1 17 Exercice d'application N 2 17 Le patrimoine génétique étant à l'origine de l'organisme, il est facile de concevoir que tout individu porteur des chromosomes XX sera de sexe féminin et que tout individu porteur des chromosomes XY sera de sexe masculin. Or, comme souvent en biologie, les choses ne sont pas aussi tranchées qu'on pouvait l'imaginer et un certain nombre d'anomalies chromosomiques, de mutations génétiques, de troubles du métabolisme et de problèmes hormonaux font que des sujets masculins peuvent présenter des caractéristiques féminines et, inversement, des sujets féminins des caractéristiques masculines. Dans les cas limites, on peut même aboutir à une véritable inversion sexuelle puisque l'on connaît l'existence d'hommes XX et de femmes XY. A. Du sexe génétique au sexe phénotypique Lors du développement normal, les gonades primitives apparaissent dès la cinquième semaine de vie embryonnaire. Mais à ce stade, elles sont totalement indifférenciées et il est impossible de savoir s'il s'agit de gonades mâles ou femelles. De même, chaque sexe élabore une double ébauche des futures voies génitales, à savoir les canaux de Müller (futurs oviductes) et les canaux de Wolff (futurs spermiductes). Commence alors la différenciation, dès la huitième semaine chez le mâle, un peu plus tardivement chez la femelle. Chez l'homme, la masculinisation de l'embryon est principalement liée à l'expression d'un gène localisé à l'extrémité du bras court du chromosome Y. Tout d'abord baptisé TDF (pour Testis Determining Factor = facteur de détermination testiculaire), ce gène est aujourd'hui appelé SRY (pour Sexdetermining Region of Y chromosome) et code pour une protéine qui régule une cascade de gènes et qui initie la formation du testicule. 13

Le déterminisme du sexe Le testicule devient alors actif et se met à fabriquer deux hormones : une hormone stéroïdienne, la testostérone, qui transforme les canaux de Wolff en voies génitales mâles et qui assure le développement de l'ensemble du tractus génital mâle ; une hormone polypeptidique, l'amh ou hormone antimüllerienne (antimullerian hormone) qui provoque la régression des canaux de Müller. Chez la femme, l'absence de gène SRY empêche toute masculinisation de l'embryon et c'est donc par défaut que les gonades et le tractus génital se développent dans le sens femelle. Sans testostérone, les canaux de Wolff s'atrophient (ils ont complètement disparu à la douzième semaine) et sans AMH, les canaux de Müller se transforment en voies génitales femelles. Au final, c'est donc la présence ou l'absence du gène SRY qui détermine le phénotype du sujet : présence du gène SRY absence du gène SRY phénotype masculin, phénotype féminin. 14

Le déterminisme du sexe B. Intersexuation et anomalies chromosomiques Il arrive parfois que le sexe phénotypique (les organes) ne corresponde pas au sexe génétique (la garniture chromosomique). On parle alors d'intersexuation ce terme est aujourd'hui préféré à celui d'intersexualité et d'individus intersexués pour qualifier les personnes qui présentent ces caractéristiques. C'est notamment le cas : du pseudo-hermaphrodisme féminin (individus XX) dans lequel les organes génitaux internes peuvent être normaux alors que les organes génitaux externes sont plus ou moins virilisés (grandes lèvres en partie soudées et clitoris ayant l'aspect d'un pénis). Cela est dû à l'imprégnation du fœtus entre le troisième et le cinquième mois de grossesse par des hormones virilisantes (androgènes) fabriquées par la mère ou par le fœtus lui même à la suite d'un mauvais métabolisme enzymatique du cholestérol à l'origine des androgènes ou d'un dysfonctionnement des corticosurrénales, ces glandes situées au-dessus des reins étant également impliquées dans le métabolisme des androgènes. du pseudo-hermaphrodisme masculin (individus XY) dans lequel les testicules sont le plus souvent ectopiques (en dehors de leur place habituelle) et les organes génitaux intermédiaires entre le sexe mâle et le sexe femelle, allant parfois jusqu'à une apparence entièrement féminine et des testicules non fonctionnels. La raison en est ici encore hormonale, le fœtus ayant souffert d'un manque d'imprégnation par les hormones virilisantes au cours des premiers mois de vie intra-utérine ou d'un déficit en récepteurs sensibles à ces hormones. Dans certains cas, une mutation génétique observée sur le chromosome Y peut également en être responsable. Dans d'autres cas, les anomalies étant uniquement d'ordre génétique, il est possible d'obtenir des hommes XX et des femmes XY à la suite de recombinaisons survenues au cours de la première division méiotique de la spermatogenèse chez leurs géniteurs mâles. On parle alors d'inversion sexuelle. Chez les premiers, une translocation du gène SRY entre le chromosome X et le chromosome Y a permis l'obtention de spermatozoïdes avec un chromosome X porteur du gène SRY. Après fécondation, les sujets sont donc de génotype XX mais la présence du gène SRY leur confère un phénotype masculin. Ce sont donc des hommes XX. À l'inverse, si l'ovocyte est fécondé par un spermatozoïde porteur d'un chromosome Y qui a perdu son gène SRY, l'individu sera de génotype XY mais son Y n'étant pas virilisant, il sera de phénotype féminin. On obtiendra donc une femme XY. Quant aux hermaphrodites vrais (XX ou XY), leurs organes génitaux externes sont généralement hybrides, oscillant entre un type franchement masculin et un type franchement féminin, et leurs gonades renferment à la fois des structures testiculaires et ovariennes, certains présentant même un testicule d'un côté et un ovaire de l'autre. 15

Le déterminisme du sexe Comme on le voit, l'intersexuation étant plus ou moins prononcée et les anomalies de développement nombreuses, il est difficile d'évaluer leur prévalence (fréquence d'apparition dans une population donnée) d'autant que les critères retenus sont parfois plus anthropologiques et liés à des revendications identitaires que strictement biologiques. On estime ainsi à près de 2 % la proportion d'individus intersexués mais certaines associations militantes avancent un chiffre bien supérieur et considèrent qu'au sens le plus large l'intersexuation pourrait concerner entre 5 et 15 % de la population humaine. Enfin, signalons qu'il existe également d'autres malformations liées à des anomalies chromosomiques qui s'accompagnent le plus souvent de troubles somatiques. Parmi les plus répandues citons : le syndrome de Turner (monosomie X0) caractérisé par un tractus génital immature, l'absence ou l'atrophie des gonades et un aspect féminin. À la puberté, les organes génitaux restent infantiles et les caractères sexuels secondaires (développement des glandes mammaires, pilosité pubienne, menstruations) n'apparaissent pas. Par ailleurs, le sujet présente généralement un retard de croissance et diverses malformations de la stature. le syndrome de Klinefelter (trisomie XXY) caractérisé par des testicules immatures et un aspect masculin. À la puberté, les caractères sexuels secondaires apparaissent (développement de la verge, pilosité pubienne, mue de la voix on note toutefois l'absence de barbe et une croissance des glandes mammaires) mais les testicules restent infantiles et le sujet est stérile. Par ailleurs, l'individu présente généralement un aspect dégingandé et un retard mental. La monosomie Y0 est létale. Quant aux trisomies XXX et XYY, n'ayant pratiquement aucune incidence physiologique, elles sont rarement détectées et bon nombre d'individus qui en sont porteurs l'ignorent totalement. Type de l'anom alie Prévalence Fertilité Hermaphrodisme vrai Rare Stérile Pseudohermaphrodisme et? Variable Syndrome de Turner 1 sur 2 500 Stérile Trisomie XXX 1 sur 1 000 (peut être beaucoup plus) Fertile Syndrome de Klinefelter 1 sur 500 Stérile Trisomie XYY 1 sur 1 000 (peut être beaucoup plus) Fertile 16

Le déterminisme du sexe C. Exercice d'application N 1 On réalise plusieurs expériences sur des embryons de lapine in utero et on fait, trois semaines plus tard, les constatations suivantes : a) l'ablation des gonades primitives provoque l'apparition d'un phénotype femelle avec des canaux de Müller bien développés ; b) la greffe de testicules fœtaux provoque l'apparition d'un phénotype mâle avec régression des canaux de Müller et développement des canaux de Wolff ; c) des injections répétées de testostérone provoque l'apparition d'un phénotype mâle sans régression des canaux de Müller. Question [Solution n 1 p 77] Interprétez ces données. D. Exercice d'application N 2 Chez les Bovins, lorsque deux embryons de sexe différents se développent simultanément dans l'utérus, il n'est pas rare de constater que le jumeau femelle dit «freemartin» présente un phénotype plus ou moins masculinisé. Les ovaires sont de petite taille, ne produisent pas d'ovocytes et renferment parfois des tubes séminifères. Le vagin est rudimentaire, l'utérus est atrophié, voire absent, et on note souvent la présence d'une prostate et de vésicules séminales. À l'âge adulte, l'animal, souvent dénommé «vache-bœuf», est dépourvu d'instinct sexuel et présente un poitrail et une musculature qui l'apparentent à un mâle. Question 1 [Solution n 2 p 77] Interprétez ces données. Question 2 [Solution n 3 p 77] Comment expliquez-vous le phénomène de freemartinisme sachant que l'examen des placentas des deux jumeaux au cours de la vie fœtale montre qu'ils sont partiellement fusionnés et qu'ils établissent entre eux de nombreuses anastomoses vasculaires. 17

Activité génitale IV - et production hormonale IV Chez l'homme 19 Chez la femme 21 Cycle menstruel et cycle œstrien 26 Exercice d'application N 1 27 Exercice d'application N 2 28 C'est à la puberté (aux alentours de 9 à 14 ans chez les filles et de 10 à 15 ans chez les garçons) que l'activité génitale démarre réellement et que se mettent en place les caractères sexuels primaires (maturation des organes génitaux) et secondaires (particularismes liés à chaque sexe) sous l'effet des hormones sexuelles. Toutefois, ici encore, les processus de masculinisation et de féminisation sont très différents, le sexe mâle étant caractérisé par une activité génitale continue sans limitation de durée, le sexe femelle par une activité cyclique limitée dans le temps. A. Chez l'homme À la puberté, les testicules reprennent leur développement et métabolisent à nouveau le cholestérol pour synthétiser les hormones stéroïdiennes mâles responsables de l'apparition des caractères sexuels primaires et secondaires (androgènes) et notamment la plus importante d'entre elles : la testostérone. Produite par les cellules interstitielles ou cellules de Leydig (petits amas cellulaires disséminées entre les tubes séminifères où se déroule la spermatogenèse), la testostérone est fabriquée selon deux voies enzymatiques : l'une majoritaire, ayant pour intermédiaire la progestérone (une hormone femelle) ; l'autre minoritaire, ayant pour intermédiaire la DHEA ou déhydroépiandrostérone (une hormone aux effets multiples s'opposant entre autres au vieillissement cellulaire). 19

Activité génitale et production hormonale 20

Activité génitale et production hormonale Une fois synthétisée, la testostérone passe alors dans le sang où elle est véhiculée de deux manières : une petite partie (environ 10%) est libre et immédiatement disponible. C'est celle qui pénètre dans les cellules cibles par diffusion membranaire et qui se fixe à des récepteurs nucléaires protéiques de manière à déclencher l'activation de certains gènes et à produire l'effet biologique désiré. la grande majorité (environ 90%) se lie à une protéine plasmatique de transport, la SHBG (Sex Hormone Binding Globulin), afin d'être protégée d'éventuelles destructions enzymatiques. Cette liaison est réversible de sorte qu'il existe toujours le même équilibre entre la fraction libre active et la fraction liée de réserve. Il faut toutefois noter que selon l'organe cible, la testostérone n'intervient pas de la même manière. Alors qu'elle agit sous sa forme propre sur le système nerveux central et sur l'appareil musculaire, c'est sous sa forme réduite (la dihydrotestostérone ou DHT la conversion se faisant à l'intérieur des cellules cibles) qu'elle agit principalement sur le tractus génital, le système pileux et le squelette. Son action est en effet très vaste puisqu'elle est responsable : du développement de la verge, des testicules, des voies et des glandes génitales annexes (prostate, vésicules séminales, glandes de Cooper), de la croissance osseuse et de l'augmentation de la masse musculaire (elle agit comme un anabolisant du métabolisme protéique), de l'apparition de la pilosité pubienne, axillaire et faciale, de la mue de la voix, du bon déroulement de la spermatogenèse, de la libido. Passée la puberté, la testostérone est ensuite sécrétée à un taux moyen de 30 micromoles par jour de manière à assurer la persistance des caractères sexuels secondaires, à maintenir une production continue de spermatozoïdes et à entretenir le comportement sexuel. Cette production ne sera jamais interrompue et perdurera tout au long de la vie de l'individu. B. Chez la femme Il en va tout autrement chez la femme où l'activité génitale est limitée dans le temps (de la puberté à la ménopause), où cette activité est cyclique (un cycle tous les 28 jours en moyenne) et où plusieurs hormones entrent en jeu. À la puberté, l'activité ovarienne reprend et la multiplication puis la différenciation des cellules folliculaires permet la synthèse de plusieurs hormones stéroïdiennes. À savoir : les œstrogènes (on écrit également estrogènes) qui sont élaborés par les cellules de la granulosa et de la thèque interne des différents follicules (évolutifs, atrétiques, corps jaunes). La plus importante est l'œstradiol mais deux de ses métabolites, l'œstrone et l'œstriol, jouent également un rôle. Toutes sont responsables de l'apparition des caractères sexuels primaires et secondaires (hormones féminisantes) à l'exception des poils pubiens et axillaires qui se développent sous l'action de la testostérone sécrétée par 21

Activité génitale et production hormonale des amas de cellules interstitielles (cellules de Berger) situés dans le hile ovarien. la progestérone qui est produite par le corps jaune (cellules de la granulosa lutéinisées) et dont le rôle essentiel et de préparer l'organisme à une grossesse. 22

Activité génitale et production hormonale Une fois synthétisées, ces hormones passent alors dans le sang où elles sont, comme la testostérone, véhiculées de deux manières. Une petite partie est libre et immédiatement disponible, le reste se liant de manière réversible à une protéine plasmatique de transport : la SHBG pour les œstrogènes et la CBG (Corticosteroïd Binding Globulin) pour la progestérone. Au niveau cellulaire, leur mécanisme d'action est semblable et comparable à celui de la testostérone. L'hormone pénètre dans la cellule par diffusion membranaire et rejoint le noyau où elle se fixe à des récepteurs protéiques de manière à pouvoir activer certains gènes. Toutefois, dans le cas de progestérone, il est nécessaire que les tissus aient été préalablement imprégnés d'œstrogènes pour qu'elle puisse agir. En effet, la présence d'œstradiol est indispensable pour que les cellules cibles se mettent à synthétiser les récepteurs nucléaires spécifiques à la progestérone. Autrement dit, sans œstrogènes dans le sang, la progestérone reste inefficace. Pour le comprendre, il faut se rappeler que le fonctionnement de l'ovaire est cyclique et que le corps jaune (qui sécrète la progestérone) résulte de la cicatrisation d'un follicule mûr (follicule de De Graaf) après expulsion de l'ovocyte. Dans les faits, la libération d'œstrogènes (synthétisés par les follicules) précède donc toujours celle de la progestérone. Le cycle ovarien se double ainsi d'un cycle hormonal qui s'organise en deux parties séparées par l'ovulation. 23

Activité génitale et production hormonale Durant la phase folliculaire, un follicule cavitaire devient dominant et achève sa croissance en inhibant celle des autres. Il devient donc temporairement le principal producteur d'œstradiol et comme les cellules de sa granulosa et de sa thèque interne ne cessent de se multiplier, il s'ensuit une augmentation de la sécrétion d'œstrogènes qui atteint son maximum vers le douzième jour. Un mécanisme hormonal complexe faisant intervenir une régulation centrale (voir le chapitre suivant) provoque alors l'ovulation et la lutéinisation des cellules de la granulosa de sorte que le taux d'œstrogènes fabriqués par le follicule diminue et que ses cellules en cours de lutéinisation commencent à produire de la progestérone. L'ovulation se produit vers le quatorzième jour. Le follicule dominant expulse son ovocyte accompagné de son globule polaire, de la zone pellucide et de quelques cellules folliculaires dans la trompe c'est la ponte ovulaire et se cicatrise pour former le corps jaune (corpus luteus) qui reste dans l'ovaire. Vient ensuite la phase lutéale ou lutéinique pendant laquelle le corps jaune devient le principal producteur d'hormones ovariennes. Comme il fabrique à la fois de l'œstradiol et de la progestérone, la deuxième partie du cycle est donc marquée par une montée des taux d'œstrogènes et de progestérone, le taux de progestérone étant d'environ cent fois supérieur à celui d'œstradiol. Toutefois, en l'absence de fécondation le corps jaune régresse au bout d'une douzaine de jours ce qui entraîne une chute du taux des hormones circulantes provoquant la menstruation (règles). Un nouveau cycle (qualifié pour cette raison de menstruel) peut alors commencer. 24

Activité génitale et production hormonale Quant au corps jaune, il se résorbe et se transforme en un résidu fibreux, le corps blanc (corpus albicans), qui finira par disparaître au cours des cycles suivants. Ainsi, de la puberté à la ménopause (qui survient vers l'âge de 50 ans) et hors périodes de gestation, alternent phases folliculaires et phases lutéales pendant lesquelles oestrogènes et progestérone rythment la physiologie féminine. Leurs actions sont en effet innombrables. En ce qui concerne les œstrogènes : ils sont responsables de l'apparition des caractères sexuels secondaires à la puberté (modification de la morphologie et de la stature, développement des seins) ; 25

Activité génitale et production hormonale ils assurent le fonctionnement cyclique de l'ensemble de la sphère génitale (utérus, vagin, vulve, glandes mammaires) ; ils favorisent la prolifération de l'endomètre (muqueuse utérine) en phase folliculaire et le préparent à l'action de la progestérone ; ils augmentent la sécrétion de glaire cervicale (mucus produit par le col utérin) et la rendent perméable aux spermatozoïdes en période préovulatoire ; ils stimulent l'hydratation des parois du vagin et acidifient son milieu (rôle antiseptique) ; ils développent la libido ; ils possèdent un effet hypothermiant ; enfin, d'une manière générale, ils agissent sur de nombreux tissus (adipeux, cutané, endocrinien, musculaire, nerveux, osseux) et participent à la régulation du métabolisme hydrominéral. En ce qui concerne la progestérone : elle renforce les effets des œstrogènes sur l'endomètre et assure sa transformation en «dentelle utérine» (structure tubulaire richement vascularisée) de manière à permettre la nidation ; elle inhibe la contractilité du myomètre (muscle utérin) ce qui contribue à faciliter l'implantation de l'œuf dans l'endomètre ; elle modifie la structure de la glaire cervicale élaborée en phase folliculaire en la rendant imperméable aux spermatozoïdes ; elle favorise le développement des acini mammaires ; elle diminue la libido ; elle possède un effet hyperthermiant, ce qui explique la montée thermique en période d'ovulation, la température centrale passant d'une moyenne de 36,8 C en phase folliculaire à 37,2 C en phase lutéale ; enfin, d'une manière générale elle place l'organisme féminin en situation d'accueillir et de soutenir une grossesse. Les effets combinés des œstrogènes et de la progestérone expliquent ainsi les variations cycliques observées au niveau de l'ensemble de la sphère génitale féminine qui sont destinées à favoriser une fécondation et à permettre une nidation. Toutefois, en l'absence de fécondation, la chute du taux d'hormones plasmatiques en fin de cycle provoque une vasoconstriction des artérioles spiralées qui irriguent la dentelle utérine, la privant d'oxygène, ce qui entraîne sa nécrose. Puis, dans un deuxième temps, la circulation sanguine reprend et sa pression suffit à éliminer les couches superficielles nécrosées de l'endomètre région par région : c'est la desquamation de l'utérus à l'origine des menstruations qui durent quatre à cinq jours. Ce qui reste de la glaire cervicale est également éliminé. C. Cycle menstruel et cycle œstrien Bien que toutes les femelles de mammifères présentent une activité cyclique, il est d'usage de distinguer les espèces à cycle menstruel et les espèces à cycle œstrien (ou œstral). 26

Activité génitale et production hormonale Chez les premières qui regroupent l'espèce humaine et les primates supérieurs de l'ancien monde (babouin, bonobo, chimpanzé, gorille, macaque, orang-outang), c'est le début des menstruations qui marque le démarrage du cycle et on parle de cycle menstruel. Chez les secondes, où les menstruations n'existent pas (l'endomètre se résorbe sans saignement), c'est l'acceptation du mâle qui permet de repérer le début du cycle et on parle de cycle œstrien. Le cycle se décompose alors en quatre phases : un pro-œstrus marqué par la croissance folliculaire, un œstrus pendant lequel la femelle accepte l'accouplement, un métœstrus correspondant à la formation du ou des corps jaune(s), un diœstrus caractérisé par la présence d'un ou plusieurs corps jaune(s). Espèce Pro-œstrus Oe strus Metœstrus Diœstrus Durée moyenne du cycle Brebis 2 à 3 j 24 à 36 h 2 j 10 à 12 j 17 j (15 à 19) Chèvre 3 j 24 à 40 h 16 j 20 à 21 j Jument 2 à 5 j ~ 6 j 2 j 12 à 13 j 21 j (16 à 30) Truie 2 j 24 à 72 h 2 j 14 j 21 j Vache 2 à 3 j 12 à 18 h 2 j 15 j 21 j (18 à 25) Pro-œstrus et œstrus correspondent à la phase folliculaire, métœstrus et diœstrus à la phase lutéale. En l'absence de fécondation, le ou les corps jaune(s) régresse(nt) et un nouveau cycle démarre. Toutefois, chez les mammifères sauvages et chez certaines espèces domestiques comme la brebis, la chèvre, la chienne ou la jument, les cycles s'interrompent pendant une période plus ou moins longue et on parle alors d'anœstrus saisonnier. Enfin, par opposition à ces espèces chez qui l'ovulation est spontanée, on rencontre également des espèces à ovulation provoquée comme la chatte ou la lapine chez lesquelles l'ovulation est déclenchée par l'accouplement, avec ici encore des espèces possédant un anœstrus saisonnier (chatte) ou non (lapine). D. Exercice d'application N 1 On dose chez une femme adulte les dérivés des hormones ovariennes éliminés dans les urines pendant 75 jours : les phénostéroïdes pour les œstrogènes et le prégnandiol pour la progestérone. 27

Activité génitale et production hormonale Jours 1 er juin Phénostéroïdes (µg.l -1 ) Prégnandiol (mg.l -1 ) 5 traces 5 juin 11 traces 10 juin 22 traces 15 juin 65 0,5 20 juin 34 2,4 25 juin 44 4,5 30 juin 6 traces 5 juillet 10 traces 10 juillet 23 traces 15 juillet 67 0,5 20 juillet 35 2,6 25 juillet 43 4,7 30 juillet 5 traces 4 août 11 traces 9 août 23 traces 14 août 66 0,5 Question 1 [Solution n 4 p 78] Traduisez graphiquement ces résultats dans le même système d'axes en utilisant comme unité 1 cm pour 10 µg.l -1 de phénostéroïdes et 1 cm pour 1 mg.l -1 de prégnandiol. Question 2 [Solution n 5 p 78] Analysez ces graphes en situant les principaux évènements du cycle menstruel. Question 3 [Solution n 6 p 79] Quelle est la durée moyenne du cycle menstruel chez cette femme? E. Exercice d'application N 2 On réalise les observations cytologiques et comportementales suivantes chez une rate pubère. 28

Activité génitale et production hormonale Jours Frottis vaginal Comportement sexuel lundi mardi cellules épithéliales nucléées + traces de leucocytes cellules épithéliales nucléées refuse l'accouplement (mord le mâle) se laisse approcher sans accepter l'accouplement mercredi cellules kératinisées accepte l'accouplement jeudi nombreux leucocytes refuse le mâle vendredi samedi cellules épithéliales nucléées + traces de leucocytes cellules épithéliales nucléées refuse le mâle se laisse approcher sans accepter l'accouplement dimanche cellules kératinisées accepte l'accouplement Question 1 [Solution n 7 p 79] Déduisez de ces observations la durée du cycle sexuel de la rate ainsi que sa période optimale de fécondation. Question 2 [Solution n 8 p 79] Tracez le cycle de l'animal en faisant apparaître les taux supposés d'hormones ovariennes mises en jeu. Question 3 [Solution n 9 p 79] Les mêmes tests biologiques peuvent-ils être utilisés chez la femme pour déterminer la longueur du cycle? 29

Activité génitale V - et régulation centrale V Le complexe hypothalamo-hypophysaire 31 Régulation hormonale chez l'homme 34 Régulation hormonale chez la femme 36 Exercice d'application N 1 38 Exercice d'application N 2 39 Comme beaucoup de glandes endocrines, les ovaires et les testicules ne fonctionnent pas de manière indépendante mais sont placés sous le contrôle du complexe hypothalamo-hypophysaire, véritable «chef d'orchestre» des fonctions hormonales de l'organisme et de bon nombre de comportements. Il en résulte que l'activité génitale est en permanence régulée par les hormones hypophysaires et les neurohormones hypothalamiques, la production de celles-ci étant par ailleurs dépendante d'un certain nombre d'influences centrales liées à des stimuli d'origine externe, tels que la lumière, ou interne, tels que l'état psychique du sujet. A. Le complexe hypothalamo-hypophysaire Situé au centre de l'encéphale dans le plancher du troisième ventricule (cavité centrale emplie de liquide céphalorachidien), l'hypothalamus est une petite structure nerveuse constituée de plusieurs noyaux gris recevant de multiples afférences d'origine sensorielle et émettant de nombreuses efférences ascendantes et descendantes. Il participe ainsi à bon nombre de fonctions centrales telles que le maintien de la température corporelle, le synchronisme de l'horloge biologique ou les réactions émotionnelles mais intervient également dans de nombreuses régulations hormonales par l'intermédiaire de la glande hypophyse, située juste en dessous, qui forme avec lui deux complexes neurosécrétoires : le système magnocellulaire ou hypothalamo-posthypophysaire qui associe directement les neurones hypothalamiques aux capillaires sanguins de la posthypophyse (ou neurohypophyse) ; le système parvocellulaire ou hypothalamo-antéhypophysaire qui associe indirectement les neurones hypothalamiques aux cellules glandulaires de l'antéhypophyse (ou adénohypophyse). 31

Activité génitale et régulation centrale Dans le système magnocellulaire, les neurones hypothalamiques élaborent des neurohormones qu'ils véhiculent par transport axonal antérograde jusqu'aux capillaires sanguins localisés dans le lobe postérieur de l'hypophyse. Les neurohormones sont ensuite stockées au niveau des arborisations terminales axoniques et libérées par exocytose lorsque des potentiels d'action envahissent la terminaison nerveuse. 32

Activité génitale et régulation centrale Dans le système parvocellulaire, les neurones hypothalamiques élaborent en revanche des substances chimiques ayant pour cible les cellules glandulaires du lobe antérieur de l'hypophyse : soit des releasing factors (RF) ou libérines stimulant l'activité des cellules antéhypophysaires, soit des inhibiting factors (IF) ou statines inhibant l'activité de ces mêmes cellules. Les facteurs sont synthétisés dans l'aire hypophysiotrope de l'hypothalamus (principalement le noyau arqué), véhiculés par transport axonal antérograde et libérés dans un système vasculaire interne à la glande : le système porte hypothalamo-hypophysaire. De là ils agissent sur les cellules glandulaires de l'antéhypophyse en favorisant (RF) ou en inhibant (IF) la production de stimulines qui sont elles-même des hormones dont le rôle est de réguler le fonctionnement des glandes endocrines. Ce système intégrant par ailleurs au niveau hypothalamique un certains nombre de stimuli d'origine périphérique (ambiances sensorielles) ou mentale (états émotionnels), on arrive ainsi à un système de régulation comportant quatre étages. Chez l'homme, le fonctionnement des ovaires et des testicules est placé sous le contrôle de deux gonadostimulines hypophysaires et d'une gonadolibérine hypothalamique. Les gonadostimulines, encore appelées hormones gonadotropes ou gonadotrophines sont synthétisées par les cellules de l'antéhypophyse. Ce sont deux glycoprotéines formées d'une chaîne α de 90 acides aminés commune aux deux molécules et d'une chaîne β de 115 acides aminés spécifique à chaque gonadostimuline. Les deux sont identiques dans les deux sexes mais ayant d'abord été découvertes chez les femelles de mammifères, leur appellation fait référence à la physiologie féminine. Il s'agit de : FSH (Follicle Stimulating Hormone = Hormone folliculo-stimulante), et de LH (Luteinizing Hormone = Hormone lutéinisante). Notons toutefois que LH est parfois dénommée chez l'homme ICSH pour Interstitial Cells Stimulating Hormone. La gonadolibérine est quant à elle un décapeptide fabriqué par les neurones du noyau arqué de l'hypothalamus et porte le nom de GnRH (Gonadotrophin Releasing Hormone). Elle est libérée de manière pulsatile à raison d'une décharge 33

Activité génitale et régulation centrale toutes les 90 minutes en moyenne. Comme sa présence dans le système porte stimule les cellules productrices de LH et de FSH, il s'ensuit que ces dernières sont également libérées de manière pulsatile dans la circulation sanguine. Toutes ces hormones étant de nature peptidique, elles ne peuvent pénétrer dans leurs cellules cibles. Leur action s'exerce donc en se fixant à des récepteurs membranaires spécifiques ce qui déclenche une cascade de réactions enzymatiques faisant intervenir un messager intracellulaire (l'amp cyclique désigné pour cette raison second messager hormonal). Enfin, notons que si le mécanisme d'action de LH et de FSH est identique dans les deux sexes, leurs effets et leur mode de régulation sont totalement différents. B. Régulation hormonale chez l'homme Schématiquement, on peut considérer que FSH agit sur la fonction exocrine du testicule (spermatogenèse) alors que LH agit sur son activité endocrine (production de testostérone). Leurs actions ne sont toutefois pas comparables. LH agit directement sur les cellules de Leydig en stimulant la production de testostérone. Comme elle est libérée de manière pulsatile, il s'ensuit que la sécrétion de testostérone obéit au même rythme et qu'elle se traduit par de brefs épisodes (de l'ordre de quelques minutes) de libération intense séparés dans le temps par des intervalles plus ou moins longs, variables au cours de la journée et pouvant atteindre plusieurs heures. 34

Activité génitale et régulation centrale FSH agit indirectement sur la spermatogenèse en stimulant la production d'abp (Androgen Binding Protein) par les cellules de Sertoli (cellules nourricières de la lignée séminale). Cette protéine de liaison libérée dans la lumière des tubes séminifères présente en effet une grande affinité pour la testostérone et la dihydrotestostérone ce qui leur permet d'augmenter leurs concentrations intratesticulaires et d'agir sur les cellules de la lignée séminale, celles-ci étant dépourvues de récepteurs à la FSH et incapables de fixer la testostérone libre. LH et FSH exercent ainsi en permanence leurs effets sur le testicule et lui permettent d'assurer ses fonctions exocrine et endocrine de manière continue. Toutefois, leur libération se faisant sous le contrôle de la GnRH, toute modification des paramètres centraux est susceptible d'entraîner des répercussions sur la production de testostérone et de spermatozoïdes. Enfin, il faut signaler que le fonctionnement du complexe hypothalamo-hypophysaire est lui-même soumis à deux rétroactions (feed-back) négatives : d'une part, le taux de testostérone circulante exerce un effet inhibiteur sur la production de LH et de GnRH ; d'autre part, les cellules de Sertoli fabriquent une glycoprotéine, l'inhibine, libérée de manière pulsatile en même temps que la testostérone, qui exerce un effet inhibiteur sur la production de FSH. On aboutit ainsi à une régulation dynamique de la production hormonale qui intègre de nombreux facteurs. 35

Activité génitale et régulation centrale C. Régulation hormonale chez la femme Le mécanisme est ici plus complexe dans la mesure où FSH et LH agissent en complémentarité, où cette synergie est responsable du fonctionnement cyclique de l'ovaire et où celui-ci exerce un rétrocontrôle sur l'axe hypothalamo-hypophysaire négatif pendant l'essentiel de la phase folliculaire, positif en période préovulatoire, puis à nouveau négatif en phase lutéale. 36

Activité génitale et régulation centrale En début de cycle, les follicules immatures réagissent à la stimulation par FSH, ce qui provoque leur croissance cellulaire et entraîne, de ce fait, une augmentation de la sécrétion d'œstradiol. Le follicule présentant le seuil de sensibilité le plus bas à la FSH étant le premier à évoluer, il devient rapidement le follicule dominant, celui qui produit le plus d'hormones et qui est responsable du pic préovulatoire d'œstrogènes vers le douzième jour. Dans le même temps, FSH favorise l'augmentation de récepteurs à LH ce qui permet à cette dernière de participer également à la folliculogenèse en stimulant la synthèse d'androgènes par les cellules de la thèque interne, puis leur conversion en œstradiol par aromatisation de la testostérone dans les cellules de la granulosa. Durant toute cette période, la montée progressive du taux d'hormones circulantes exerce un effet freinateur sur les sécrétions hypothalamo-hypophysaires (rétroaction négative) mais, à partir d'un certain seuil, le phénomène s'inverse de sorte que le pic préovulatoire d'œstrogènes déclenche une décharge de GnRH (rétroaction positive) entraînant à son tour une décharge de FSH et surtout de LH à l'origine de l'ovulation. Le pic ovulatoire de LH est alors suivi de deux effets : d'une part, il provoque la rupture du follicule mûr à l'origine de la ponte ovulaire et d'autre part, il induit la formation du corps jaune en déclenchant la lutéinisation des cellules de la granulosa. Celles-ci se mettent alors à fabriquer de grandes quantités de progestérone et d'œstrogènes production soutenue par LH ce qui bloque à nouveau la libération des gonadostimulines hypophysaires (deuxième rétroaction négative). En l'absence de fécondation, la stimulation du corps jaune par LH cesse progressivement, le taux d'hormones stéroïdiennes circulantes diminue et permet ainsi une reprise de la sécrétion de FSH ce qui a pour effet de stimuler de nouveaux follicules avant même la fin du cycle. On aboutit donc à une régulation dynamique de la production hormonale particulièrement complexe, d'autant que l'activité génitale féminine n'étant pas continue, toute modification des paramètres centraux peut se traduire par des perturbations du cycle. Ceci explique notamment le fait que la durée moyenne de 28 jours n'est que théorique, des facteurs aussi différents que la quantité de lumière perçue, un décalage horaire ou un état de stress pouvant avoir des conséquences sur la période d'ovulation (pic de LH avancé ou retardé) ou l'apparition des menstruations (cycle raccourci, allongé, voire dans certains cas limites bloqué). 37

Activité génitale et régulation centrale Ajoutons pour terminer que l'ovaire fabrique également des facteurs protéiques (activines et inhibines) modulant les effets de FSH et de LH, tant au niveau ovarien qu'hypophysaire, et qu'en phase lutéale, une autre hormone antéhypophysaire de nature protéique, la PRL ou prolactine (parfois dénommée LTH pour Luteotrophic Hormone = Hormone lutéotrope), participe au maintien du corps jaune en augmentant le nombre de récepteurs à LH et en stimulant la production de progestérone. Nous en reparlerons plus loin. D. Exercice d'application N 1 On réalise plusieurs expériences sur le singe macaque rhésus et on mesure à chaque fois le taux de testostérone circulante dans le sang de l'animal (testostéronémie) au cours des heures qui suivent : a) l'ablation du lobe antérieur de l'hypophyse provoque une chute importante du taux de testostérone sanguin alors que l'ablation du lobe postérieur est sans effet ; b) l'injection de LH à un animal hypophysectomisé entraîne une reprise temporaire de la circulation de testostérone alors que l'injection de FSH est sans effet ; c) la section de la tige pituitaire qui relie la glande hypophyse à l'hypothalamus se traduit par une forte diminution du taux de testostérone circulante ; d) la destruction du noyau arqué produit exactement les mêmes effets que l'ablation du lobe antérieur de l'hypophyse ; 38

Activité génitale et régulation centrale e) la stimulation électrique du noyau arqué conduit à une augmentation rapide du taux de testostérone circulante mais reste sans effet sur un animal hypophysectomisé ; f) l'électrocoagulation du système porte hypothalamo-hypophysaire bloque les effets de la stimulation électrique du noyau arqué. Question [Solution n 10 p 80] Interprétez ces données. E. Exercice d'application N 2 La LH est quotidiennement dosée chez une guenon pubère pendant plusieurs mois. Question 1 [Solution n 11 p 80] Quelle est la durée moyenne du cycle sexuel chez cette guenon? Au bout de quelques mois, l'animal est éclairé en permanence. On constate dès le cycle suivant un rapprochement des pics de LH de quelques jours. 39

Activité génitale et régulation centrale Question 2 [Solution n 12 p 81] Quelle en est la raison? L'animal est ensuite oviarectomisé (ablation des ovaires). Le taux de LH circulante augmente, se stabilise et les pics disparaissent. Question 3 [Solution n 13 p 81] Que pouvez-vous en déduire? On réalise alors une perfusion quotidienne d'œstradiol à la dose de 0,1 µg.l -1 pendant 30 jours, puis une perfusion à la dose de 0,3 µg.l -1 pendant trois 3 jours, puis à nouveau une perfusion à la dose de 0,1 µg.l -1 pendant 30 jours. Question 4 [Solution n 14 p 81] Que met-on en évidence? 40

Activité génitale et régulation centrale La même expérience est répétée mais l'animal est également perfusé pendant la durée de toute l'expérience avec une dose élevée de progestérone. Question 5 [Solution n 15 p 81] Pourquoi n'observe-t-on plus de pic de LH? Question 6 [Solution n 16 p 81] Concluez par un schéma figurant les boucles de régulation mises en évidence par cette série d'expériences. 41

De la fécondation VI - à la parturition VI Segmentation, migration et nidation 44 Le développement embryonnaire 46 Hormones et gestation 49 Exercice d'application N 1 51 Exercice d'application N 2 52 Comme la plupart des mammifères, l'homme est une espèce vivipare, c'est-àdire que la gestation (période qui s'étend de la conception à la naissance) se déroule entièrement à l'intérieur de l'organisme maternel, l'œuf se développant dans l'utérus qui, à partir de ce moment, est qualifié de gravide. Chez l'homme, la grossesse (terme synonyme de gestation mais réservé à l'espèce humaine) dure neuf mois et comprend deux périodes : la vie embryonnaire (deux mois) pendant laquelle se mettent en place les principaux organes ; la vie fœtale (sept mois) pendant laquelle s'effectue la maturation fonctionnelle des organes et leur organisation en systèmes. Par convention, l'âge de la gestation se mesure en semaines d'aménorrhée (absence de règles). De sorte que si la durée normale de la grossesse est d'environ 39 semaines, exprimée en semaines d'aménorrhée, elle est de 41 semaines. 43

De la fécondation à la parturition A. Segmentation, migration et nidation La première semaine de vie embryonnaire est marquée par trois phénomènes qui permettent à l'œuf de se multiplier (segmentation), de rejoindre l'utérus (migration) puis de s'implanter dans la dentelle utérine (nidation). La segmentation consiste en une succession de divisions cellulaires durant laquelle la taille de l'œuf ne varie pas (entre 120 et 150 µm) alors que celle de ses cellules, désormais dénommées blastomères, ne cesse de diminuer. La première division survient peu après la fécondation et conduit trente heures plus tard à deux blastomères. Le stade quatre blastomères est atteint vers la quarante-cinquième heure, le stade huit blastomères vers la soixantième heure. Au quatrième jour, l'œuf arrive à l'entrée de l'utérus et renferme 16 cellules. Il prend alors le nom de morula (= qui ressemble à une petite mûre) avant de se creuser pour donner naissance le cinquième jour à la blastula (du grec blastos = germe) dans laquelle les cellules, au nombre d'une petite centaine, se disposent autour d'une cavité centrale appelée blastocèle. L'ensemble prend alors le nom de blastocyste. La segmentation proprement dite est terminée. Les cellules vont continuer de se diviser mais elles vont également se différencier pour constituer le bouton embryonnaire vers l'intérieur et le trophoblaste vers l'extérieur. Dans le même temps, le blastocyste sort de la zone pellucide de manière à pouvoir s'implanter dans la dentelle utérine le septième jour. 44

De la fécondation à la parturition La migration accompagne la segmentation de l'œuf de manière à ce que celui-ci descende dans la trompe de Fallope, du lieu de la fécondation (tiers externe) jusqu'à l'utérus. Elle comprend deux étapes. Durant les quatre premiers jours, les mouvements des cils qui tapissent la muqueuse tubaire (muqueuse de la trompe) lui permettent de progresser à l'intérieur de la trompe et de rejoindre l'entrée de la cavité utérine. Sous l'effet de la progestérone, il se produit alors un relâchement de la paroi (relaxation tubaire) de sorte que le blastocyste «tombe» dans l'utérus au cinquième jour. Il prend alors le nom de blastocyste libre avant de s'implanter dans la muqueuse utérine deux jours plus tard. La nidation s'effectue par l'intermédiaire du trophoblaste. Dès le sixième jour, les cellules situées sous le bouton embryonnaire se mettent à proliférer sans cytodiérèse pour former le syncytiotrophoblaste et à libérer des enzymes de manière à pouvoir pénétrer dans la dentelle utérine et à rompre la paroi des capillaires sanguins le septième jour. Le blastocyste entre ainsi en contact avec le sang maternel au fur et à mesure qu'il s'enfonce dans l'endomètre ce qui lui permet d'absorber les éléments nutritifs nécessaires à son développement (ses réserves sont pratiquement épuisées) et de les transmettre au bouton embryonnaire. Le dixième jour, l'œuf est complètement enfoui dans la muqueuse utérine et l'orifice de pénétration refermé grâce à un caillot de fibrine. La nidation est terminée. Le reste du trophoblaste qui continue à envelopper l'œuf prend alors le nom de cytotrophoblaste. Dans le même temps, les cellules du syncytiotrophoblaste commencent à fabriquer une hormone de nature glycoprotéique, l'hcg (Human Chorionic Gonadotrophin = Hormone chorionique gonadotrophique) qui permet au corps jaune de se maintenir et donc à continuer à produire des œstrogènes et de la progestérone. À ce stade, cette dernière joue un rôle particulièrement important puisqu'en bloquant l'activité du myomètre, elle permet à l'utérus de se dilater au fur et à mesure que l'œuf grossit et évite qu'il soit expulsé. 45

De la fécondation à la parturition B. Le développement embryonnaire Dès la deuxième semaine, et alors que la nidation n'est pas encore achevée, plusieurs gènes entrent en action pour modifier la structure interne du blastocyste. Dans un premier temps, les cellules du bouton embryonnaire prolifèrent, se différencient et forment deux couches : un feuillet dorsal (côté trophoblaste) dénommé épiblaste ou ectoderme primaire fait de cellules cubiques qui se creuse dès le huitième jour pour former la cavité amniotique ; un feuillet ventral (côté blastocèle) dénommé hypoblaste ou endoderme primaire fait de cellules aplaties qui s'internalise de manière à recouvrir entièrement la face interne du cytotrophoblaste et à délimiter une nouvelle cavité en remplacement du blastocèle, le lécithocèle ou vésicule vitelline qui s'emplit de réserves de manière à assurer la croissance de l'embryon au début de son développement. À la fin de la deuxième semaine, lorsque la nidation est achevée, les deux cavités sont alors séparées par deux couches de cellules qui constituent le disque embryonnaire, l'une appartenant à l'épiblaste et l'autre à l'hypoblaste. L'œuf est totalement enfoui dans la muqueuse et déjà entouré de la sphère choriale, une structure composite constituée de la périphérie vers l'intérieur par le 46

De la fécondation à la parturition syncytiotrophoblaste, le cytotrophoblaste et un tissu de soutien dont l'origine cytotrophoblastique ou épiblastique (?) est encore contestée : le mésenchyme (ou mésoblaste) extra-embryonnaire. Celui-ci se creuse de lacunes qui finissent par se rejoindre pour former le cœlome extra-embryonnaire qui sera peu à peu remplacé par la cavité amniotique au cours de son développement. La troisième semaine correspond à la gastrulation de l'embryon, c'est-à-dire à la mise en place définitive des trois feuillets constitutifs de l'embryon par prolifération et migration des cellules qui constituent le disque embryonnaire. Du 15 ème au 17 ème jour, un épaississement de l'épiblaste permet de mettre en place l'endoderme définitif en remplacement de l'hypoblaste. Puis, un troisième feuillet se forme entre les deux feuillets primitifs pour constituer le mésoblaste ou mésoderme. Du 17 ème jour au 19 ème jour, des cellules issues de l'épiblaste se glissent au milieu du mésoblaste et commencent à ébaucher la chorde qui donnera naissance à la future colonne vertébrale. On parle alors de chordomésoblaste. Enfin, du 19 ème au 21 ème jour, l'épiblaste donne naissance à l'ectoderme définitif dont une partie se différencie dorsalement en neurectoderme à l'origine du système nerveux. Quelques cellules se détachent du mésoblaste et commencent à former un tissu conjonctif lâche de remplissage entre les différents feuillets : le mésenchyme intra-embryonnaire. On aboutit ainsi à un embryon tridermique constitué : d'un feuillet dorsal (l'ectoderme + le neurectoderme) qui donnera naissance à l'épiderme, aux muqueuses externes, aux phanères, au système nerveux, aux organes des sens, à la cavité buccale et aux glandes salivaires ; d'un feuillet intermédiaire (le mésoderme + la chorde + le mésenchyme) qui donnera naissance aux tissus sous-cutanés, aux tissus conjonctifs, au squelette, aux muscles striés, à l'appareil cardio-vasculaire et au système uro-génital ; 47

De la fécondation à la parturition d'un feuillet ventral (l'endoderme) qui donnera naissance au tube digestif et à ses annexes (foie et pancréas), à l'appareil respiratoire, aux formations lymphoïdes et aux glandes endocrines. À la fin de la période embryonnaire, l'organogenèse (mise en place des différents organes) est pratiquement terminée. L'embryon mesure environ 30 mm et renferme plusieurs millions de cellules. Durant toute cette période se mettent également en place les annexes embryonnaires qui sont des structures temporaires indispensables au bon développement de l'embryon, puis du fœtus. La première à apparaître est la cavité amniotique qui se creuse à l'intérieur du bouton embryonnaire dès le huitième jour. Bordée des cellules de l'amnios, elle finit par envelopper complètement l'embryon et se remplit d'un liquide qui se renouvelle constamment. Elle constitue ainsi une poche aqueuse stérile autour de l'embryon et joue le rôle d'un coussinet hydraulique qui le protège des chocs. Enfin, à partir du moment où le fœtus est capable de déglutir, elle participe à sa nutrition et devient ainsi le siège d'importants échanges métaboliques entre l'organisme maternel et le fœtus. Viennent ensuite des modifications du lécithocèle à partir du 16 ème jour et du mésenchyme extra-embryonnaire à partir du 18 ème jour. Le lécithocèle émet un diverticule qui s'enfonce dans le pédicule embryonnaire pour constituer l'allantoïde à l'origine des vaisseaux ombilicaux, puis certaines cellules du mésenchyme commencent à se différencier : celles qui se trouvent autour du pédicule allantoïdien se transforment en gonocytes primordiaux à l'origine des lignées germinales et migreront ensuite vers les gonades primitives ; d'autres cellules disséminées un peu partout dans le mésenchyme forment des ébauches vasculaires et se transforment en cellules souches à l'origine des lignées sanguines avant que le foie ne prenne le relais à la sixième semaine. À partir de la troisième semaine, le trophoblaste et le mésenchyme extraembryonnaire poursuivent leur transformation et mettent en place une circulation sanguine autour de l'embryon. Enfin, à partir de la quatrième semaine, la cavité amniotique se développant, le pédicule embryonnaire se transforme et finit par former le cordon ombilical qui reliera l'embryon, puis le fœtus au placenta. Celui-ci commence à apparaître au deuxième mois et résulte d'une modification des différents tissus de la sphère choriale qui aboutit à la formation du chorion lisse, mince et avasculaire, côté cavité utérine et du chorion chevelu, épais et extrêmement vascularisé, côté paroi utérine, à l'origine du placenta proprement dit qui acquiert sa structure définitive à la fin du troisième mois. À terme, il se présentera sous la forme d'un disque de 3 cm d'épaisseur pour un diamètre de 20 cm, riche d'un réseau de capillaires sanguins organisé en villosités d'une longueur totale de 50 km dont la surface d'échanges est estimée à 14 m 2. Constitué de tissus d'origine fœtale et maternelle, le placenta apparaît à la fois comme une interface et une barrière entre les deux organismes. Interface car les 48

De la fécondation à la parturition villosités implantées dans la muqueuse utérine assurent et régulent les échanges entre les deux organismes. Mais également barrière car ces échanges sont sélectifs et les deux organismes restent séparés par une paroi épithéliale qui empêche toute communication directe entre le sang fœtal et le sang maternel. Ses multiples fonctions en font l'organe essentiel de la gestation puisqu'il possède : un rôle nutritif (il fournit au fœtus l'eau, les ions, les vitamines et tous les nutriments nécessaires à son développement) ; un rôle excréteur (il se charge d'éliminer les déchets métaboliques produits par le fœtus et agit comme un véritable organe émonctoire) ; un rôle respiratoire (il assure les échanges d'oxygène et de gaz carbonique entre le sang maternel et le sang fœtal) ; un rôle immunitaire (il apporte au fœtus des anticorps d'origine maternelle qui le protège de la plupart des infections microbiennes) ; un rôle hormonal (il produit les principales hormones nécessaires au bon déroulement de la gestation et prend même le relais du corps jaune à partir du troisième mois puisque l'ablation des ovaires à cette date n'empêche pas la poursuite de la grossesse). C. Hormones et gestation Au moment de l'ovulation, les cellules folliculaires se lutéinisent sous l'action de LH et le corps jaune commence à fabriquer de grandes quantités d'œstrogènes et de progestérone de manière à préparer la dentelle utérine et à permettre la nidation. En l'absence de fécondation, le corps jaune régresse et sa production hormonale s'arrête rapidement. À l'inverse, en cas de gestation, cette production ne cesse de croître car les œstrogènes permettent de stimuler la croissance de la masse musculaire utérine et de sa vascularisation pendant que la progestérone maintient le «silence utérin» en inhibant la contractilité de ses fibres musculaires. Toutefois, à partir du troisième mois, le rôle du corps jaune devient accessoire, le placenta produisant suffisamment d'œstrogènes et de progestérone pour que la grossesse se déroule normalement. Une fois en activité, le placenta prend également le relais du trophoblaste pour fabriquer l'hcg mais le rôle du cops jaune diminuant au cours de la gestation, son taux de sécrétion régresse considérablement à partir du troisième mois. Enfin, le placenta produit également une hormone polypeptidique de 190 acides aminés, proche de l'hormone de croissance hypophysaire, l'hcs (Human Chorionic Somatomammotrophin = Hormone chorionique somatomammotrophique) qui est à la fois lutéotrope (elle agit sur le corps jaune), somatotrope (elle assure la croissance du fœtus) et mammotrope (elle prépare la sécrétion lactée) et qui, pour cette raison, est également dénommée HPL (Hormone placentaire lactogène). Sa production, très importante, ne cesse d'augmenter au cours de la grossesse. 49

De la fécondation à la parturition Vers la fin du neuvième mois, le fœtus devient de plus en plus remuant et exerce une pression constante sur la paroi de l'utérus mais contrairement à ce qui se passe chez d'autres espèces (brebis, chèvre, rate, truie, vache, etc.), on n'observe pas de variation du taux plasmatique des stéroïdes circulants et notamment une chute du taux de progestérone qui pourrait expliquer la levée du silence électrique du muscle utérin indispensable au déclenchement des contractions. Il faut en effet noter que le déterminisme de la parturition (ensemble des phénomènes qui permettent l'expulsion du fœtus et de ses annexes hors de l'organisme maternel) reste encore mal connu chez la femme, celui-ci combinant plusieurs facteurs d'origine génétique, hormonale, fœtale et environnementale. Toujours est-il que le muscle utérin retrouve sa contractilité et que les contractions sont alors activées et entretenues par plusieurs substances. À savoir : une neurohormone, l'ocytocine, qui est un petit peptide de neuf acides aminés fabriqué par l'hypothalamus et sécrété par le système magnocellulaire ; deux prostaglandines, les et, qui sont des dérivés d'acides gras polyinsaturés à action physiologique fabriqués par l'utérus. L'effet conjugué de l'ocytocine, des prostaglandines et des contractions volontaires permettent alors le travail qui provoque : la descente du fœtus et la rupture de la poche amniotique, la dilatation du col utérin (exerçant un effet positif sur la production d'ocytocine), l'expulsion du fœtus, la délivrance (expulsion du placenta). 50

De la fécondation à la parturition D. Exercice d'application N 1 Les schémas qui suivent ont été réalisés à partir d'observations effectuées dans les voies génitales féminines quelques jours après la fécondation. 51

De la fécondation à la parturition Question 1 [Solution n 17 p 82] Classez et titrez ces figures. Question 2 [Solution n 18 p 82] Y a-t-il identité génétique entre toutes les cellules représentées sur ces figures? Question 3 [Solution n 19 p 82] Quelles structures composent l'élément A? Question 4 [Solution n 20 p 82] Combien de chromosomes pourrait-on dénombrer dans la figure B? Question 5 [Solution n 21 p 82] Comment s'appelle la cavité centrale de l'élément C? Question 6 [Solution n 22 p 82] Combien de cellules renferme l'élément D? Question 7 [Solution n 23 p 83] Quelles hormones sont nécessaires au bon développement de l'élément E? Question 8 [Solution n 24 p 83] Quelle est la structure qui entoure l'élément F? E. Exercice d'application N 2 On dose chez une femme adulte les dérivés stéroïdiens éliminés dans les urines pendant 73 jours : les phénostéroïdes pour les œstrogènes et le prégnandiol pour la progestérone. 52

De la fécondation à la parturition Jours 1 er septembre 2 septembre 8 septembre Phénostéroïdes (µg.l -1 ) Prégnandiol (mg.l -1 ) 15 0,7 5 traces 15 traces 12 septembre 25 traces 16 septembre 65 0,5 20 septembre 35 2,5 24 septembre 45 5 28 septembre 20 1,5 30 septembre 8 traces 8 octobre 16 traces 14 octobre 55 0,5 22 octobre 52 4,5 26 octobre 60 5 28 octobre 65 5 1 er novembre 78 5,5 5 novembre 103 6 6 novembre 127 6 9 novembre 140 6,5 12 novembre 145 7 Question 1 [Solution n 25 p 83] Traduisez graphiquement ces résultats dans le même système d'axes en utilisant comme unité 1 cm pour 10 µg.l -1 de phénostéroïdes et 1 cm pour 1 mg.l -1 de prégnandiol. Question 2 [Solution n 26 p 84] Quels sont les principaux événements survenus au cours de ces 73 jours? Que pouvez-vous en conclure? 53

La lactation VII - VII Les glandes mammaires 55 La production lactée 56 Exercice d'application N 1 57 Exercice d'application N 2 58 Spécificité des Mammifères (ceux qui portent des mamelles), la lactation nécessite un organe particulier les glandes mammaires dont le fonctionnement et la production sont entièrement placés sous contrôle hormonal. De nombreux travaux ayant montré les bienfaits du lait maternel et de l'allaitement, l'oms (Organisation Mondiale pour la Santé) recommande actuellement l'allaitement exclusif au sein pendant les six premiers mois, puis un allaitement décroissant jusqu'à l'âge de deux ans. Il permet en effet : d'apporter au nourrisson une nourriture particulièrement adaptée à ses besoins, de lui fournir d'importantes défenses immunitaires, de renforcer les liens affectifs entre la mère et l'enfant, de faciliter le développement psycho-cognitif de l'enfant. A. Les glandes mammaires Chaque glande présente une structure en «grappe de raisin» faite d'un arbre sécrétoire constitué d'une quinzaine de lobes, chaque lobe regroupant 20 à 40 lobules à l'intérieur desquels sont disposés quelques dizaines d'acini (un acinus, des acini) chargés d'élaborer le lait. L'ensemble renferme ainsi plusieurs milliers d'acini drainés par des canaux galactophores qui s'anastomosent entre eux à l'intérieur des lobules, puis entre les lobules et qui finissent, une fois sortis des lobes, par déboucher et s'ouvrir au niveau du mamelon. L'arbre sécrétoire se double d'un arbre vasculaire assurant l'irrigation des cellules acineuses et chaque acinus est entouré de quelques cellules myo-épithéliales qui, en se contractant, permettent d'évacuer le lait sécrété dans la lumière vers le canal galactophore qui lui fait suite, exactement comme lorsque l'on presse sur une éponge gorgée d'eau pour la vider de son contenu. 55

La lactation L'ensemble se développe à la puberté et se modifie légèrement au cours de chaque cycle menstruel de telle sorte que le volume des seins augmente sensiblement pendant toute la durée du cycle puis diminue au cours des menstruations, les œstrogènes agissant sur le développement des canaux et la progestérone sur celui des acini. Il n'y a toutefois pas production de lait, les taux d'hormones impliqués dans cette production étant insuffisants pour permettre son démarrage. B. La production lactée C'est au cours de la gestation que les canaux galactophores et les acini atteignent leur développement maximal sous l'effet conjugué des œstrogènes, de la progestérone, de l'hormone placentaire lactogène HPL (ou HCS) et de la prolactine, une hormone antéhypophysaire responsable de la lactogenèse. En milieu de grossesse, la glande acquiert ainsi la capacité à sécréter du lait mais le fort taux de progestérone plasmatique agissant sur le complexe hypothalamo-hypophysaire en inhibant la sécrétion de prolactine et plusieurs facteurs de croissance locaux agissant de manière autocrine et paracrine en freinant le développement des cellules acineuses empêchent la production de lait. À la parturition, l'expulsion du placenta provoquant une forte chute du taux de progestérone circulante, l'équilibre progestérone/prolactine s'inverse et déclenche la montée de lait dans les deux à trois jours qui suivent l'accouchement. Il convient toutefois de distinguer deux étapes dans la lactation. La lactogenèse de type 1 démarre vers le milieu de la grossesse et se termine deux ou trois jours après l'accouchement. Elle produit le colostrum, un liquide jaune-orangé pauvre en lactose et en lipides mais très riche en immunoglobulines (notamment des Ig A) et en cellules immunocompétentes (lymphocytes et macrophages). La lactogenèse de type 2 se produit au cours de la montée de lait et permet aux acini de fabriquer le véritable lait plus abondant que le colostrum et beaucoup plus riche en lactose (60 g/l), en lipides (30 à 40 g/l) et en vitamines. Sa composition se stabilise au bout de quelques jours mais peut varier légèrement d'une tétée à l'autre. Une fois cette dernière production démarrée, la sécrétion lactée est alors essentiellement sous la dépendance de deux hormones : d'une part, la prolactine qui agit en stimulant le métabolisme des cellules glandulaires et dont la sécrétion est principalement régulée par deux facteurs hypothalamiques de nature peptidique : une libérine, le PRF (Prolactin Releasing Factor) et une statine, le PIF (Prolactin Inhibiting Factor) ; d'autre part, l'ocytocine qui agit sur les cellules myo-épithéliales entourant les acini en provoquant leur contraction et dont la sécrétion est déclenchée par voie réflexe après stimulation mécanique du mamelon. Elle ne sera toutefois maintenue que s'il y a tétée, la succion du mamelon agissant directement sur le fonctionnement de l'hypothalamus par voie réflexe et régulant ainsi la libération de prolactine par le système parvocellulaire et celle d'ocytocine par le système magnocellulaire. Notons enfin, que divers stimuli d'origine centrale, 56

La lactation en particulier olfactifs, visuels et psychiques peuvent influer sur le fonctionnement de l'hypothalamus ce qui peut provoquer une modification de la sécrétion lactée mais aussi une reprise des cycles, ceux-ci étant en principe supprimés par la tétée qui, toujours par voie réflexe, inhibe la production de FSH et de LH par le complexe hypothalamo-hypophysaire. C. Exercice d'application N 1 On mesure la quantité d'arn messager codant pour la caséine (une protéine essentielle du lait) dans des cellules acineuses de glande mammaire de rate mises en culture : les lots A et B sont incubés avec des extraits plasmatiques issus de femelles gestantes pour le lot A et de femelles postparturiantes pour le lot B ; les lots C et D sont incubés avec des extraits hypophysaires de femelles postparturiantes antéhypophysectomisées pour le lot C et neurohypophysectomisées pour le lot D ; les lots E et F sont incubés avec des extraits hypophysaires de femelles postparturiantes allaitantes pour le lot E et privées de leurs petits pour le lot F. 57

La lactation Question [Solution n 27 p 84] Analysez ces données. Que pouvez-vous en conclure? D. Exercice d'application N 2 Le tableau suivant donne la composition pour 100 g de quelques composants du lait chez plusieurs femelles de mammifères. Espèce Caséine Lactose Lipides Baleine bleue 7,2 1,3 42,3 Brebis 4,6 4,8 7,4 Chamelle 2,7 5,0 4,5 Chatte 3,7 4,8 4,8 Chèvre 2,5 4,1 4,5 Femme 0,4 7,0 3,8 Guenon Rhésus 1,1 7,0 4,0 Jument 1,3 6,2 1,9 Otarie 4,6 0,1 53,3 Ourse polaire 7,1 0,3 33,1 Truie 2,8 5,5 6,8 Vache 2,8 4,8 3,7 58

La lactation Question 1 [Solution n 28 p 84] Quelles remarques pouvez-vous tirer de l'ensemble de ces données? Question 2 [Solution n 29 p 85] Quel serait d'après-vous le meilleur lait de substitution en remplacement du lait maternel humain? 59

La contraception VIII - VIII Les méthodes existantes 61 La contraception hormonale 63 Exercice d'application N 1 66 Exercice d'application N 2 67 Destinée à limiter et à contrôler le nombre des naissances, la contraception (= qui s'oppose à la conception) regroupe un ensemble de méthodes visant à empêcher la fertilité de manière temporaire, voire définitive. Selon les cas, elle permet de s'opposer à : la production des gamètes, l'ovulation, la rencontre des gamètes, l'implantation de l'œuf, la nidation. A. Les méthodes existantes On les classe habituellement en fonction des moyens employés. On distingue ainsi : les méthodes naturelles, les méthodes chirurgicales, les méthodes mécaniques, les méthodes chimiques, les méthodes hormonales. Les méthodes naturelles ne nécessitant pas d'intervention particulière, elles n'ont aucune incidence sur la physiologie des organismes, excepté le stress qu'elles peuvent générer en raison de leur faible efficacité. Elles regroupent : l'abstinence ; l'allaitement prolongé censé s'opposer à la reprise des cycles menstruels par inhibition de la production de FSH et de LH ; le coït interrompu (retrait du pénis avant éjaculation) ; 61

La contraception l'abstention périodique basée sur l'observation statistique du calendrier et/ou de la température (méthode Ogino-Knaus) ; l'observation de la glaire cervicale dont la structure se modifie en période pré-ovulatoire (méthode Bilings). Les méthodes chirurgicales sont en revanche efficaces à 100 % mais sont quasidéfinitives dans la mesure où elles consistent à ligaturer les canaux déférents chez l'homme et les trompes de Fallope chez la femme. Longtemps interdites en France, elles sont aujourd'hui autorisées depuis la loi du 4 juillet 2001 dite loi de «Stérilisation à visée contraceptive» qui précise qu'elles ne peuvent être pratiquées que si «la personne majeure intéressée a exprimé une volonté libre, motivée et délibérée en considération d'une information claire et compétente sur ses conséquences» après un délai de réflexion de quatre mois. Elles peuvent également être pratiquées chez les aliénés «lorsqu'il existe une contre-indication médicale absolue aux méthodes de contraception ou une impossibilité avérée de les mettre en œuvre efficacement». Enfin, depuis le début des années 2000 (la méthode a été approuvée en France en 2002), une nouvelle technique définitive de contraception qui ne nécessite ni incision ni anesthésie a fait son apparition. Baptisée méthode Essure, elle consiste à poser par les voies naturelles des microimplants dans les trompes dans le but de les obturer complètement après qu'un tissu cicatriciel se soit développé autour des micro-implants. Les méthodes mécaniques sont beaucoup moins invasives et regroupent aujourd'hui les méthodes obturantes qui s'opposent à la progression des spermatozoïdes dans les voies génitales féminines. Elles sont au nombre de quatre. Le préservatif masculin ou condom qui recouvre le pénis, qui peut être lubrifié ou non et qui est à usage unique. Généralement en latex, on en rencontre aujourd'hui en polyuréthane pour ceux qui présentent une allergie au latex. Le préservatif féminin qui tapisse l'intérieur du vagin et du vestibule vulvaire et qui est également à usage unique. Commercialisé en France depuis l'an 2000, il est exclusivement fabriqué en polyuréthane lubrifié. Le diaphragme en forme de dôme qui se place au fond du vagin associé à une gelée spermicide, qui peut rester en place 24 heures et qui est à usage multiple. Certains sont en latex, d'autres en silicone. La cape cervicale en forme de capuchon qui se place au fond du vagin avec une noisette de gelée spermicide de manière à boucher l'orifice du col utérin par effet ventouse, qui peut également rester en place 24 heures et être réutilisée. Elles ont également en latex ou en silicone. Les méthodes chimiques s'opposent également à la progression des spermatozoïdes en agissant au niveau du vagin. Elles consistent à introduire avant les rapports sexuels un produit spermicide dans le vagin commercialisé sous différentes formes (crème, gelée, mousse, ovule, éponge imbibée d'un produit spermicide, etc.) qui, utilisé seul, ne présente guère d'efficacité. C'est pourquoi ces différents produits sont généralement employés en association avec un contraceptif de type «barrière» comme la cape, le diaphragme ou le préservatif. Quant à la douche vaginale, autrefois classée dans ces méthodes, elle est aujourd'hui pratiquement abandonnée en raison de sa très faible efficacité et de son impact négatif sur la flore bactérienne vaginale. 62

La contraception Les méthodes hormonales agissent à différents niveaux. Autorisées en France depuis la loi Neuwirth du 28 décembre 1967 (mais seulement appliquée à partir de 1972 en raison de lourdeurs administratives), elles consistent à prendre des hormones sexuelles de synthèse de manière à perturber le fonctionnement du cycle menstruel et ses boucles de rétroaction. Longtemps limitées aux contraceptifs par voie orale (la fameuse «pilule»), elles se sont diversifiées depuis le début des années 2000 avec l'apparition de l'implant contraceptif (mai 2001), du patch contraceptif (janvier 2004) et de l'anneau vaginal (avril 2004) mais restent cantonnées à la physiologie féminine, la mise au point d'un contraceptif hormonal masculin ciblant la maturation des spermatozoïdes au cours de la spermatogenèse sans impact sur la libido en étant encore au stade de la recherche. Enfin, depuis 1981 est également autorisée en France l'injection contraceptive trimestrielle qui consiste à injecter en intramusculaire un progestatif de synthèse (l'acétate de médroxyprogestérone) tous les trois mois. Quant aux dispositifs intra-utérins (DIU) anciennement dénommés stérilets qui peuvent rester en place plusieurs années de suite dans l'utérus, leur action et multiple puisqu'ils agissent comme barrière mécanique en s'opposant à l'implantation de l'œuf dans la muqueuse endométrale tout en présentant une activité chimique ou hormonale. Il en existe aujourd'hui deux types. Le DIU au cuivre est constitué par une petite structure en matière plastique généralement en forme de T sur laquelle est enroulé un fil de cuivre. Outre son action anti-implantatoire, il s'oppose à la progression des spermatozoïdes, le cuivre ayant pour effet d'inhiber leurs mitochondries. Le DIU hormonal (parfois dénommé système intra-utérin hormonal) est également constitué par une petite structure en plastique en forme de T dont la partie verticale renferme un réservoir délivrant en continu un progestatif de synthèse (le lévonorgestrel) qui s'oppose à la progression des spermatozoïdes par épaississement de la glaire cervicale et à la nidation par modification de la structure de l'endomètre. Il a également pour effet de diminuer l'intensité des règles, voire de les supprimer totalement. B. La contraception hormonale Quels que soient leur mode d'administration et leur manière d'agir, tous les contraceptifs hormonaux utilisent des stéroïdes de synthèse : l'éthinylœstradiol en remplacement des oestrogènes, divers progestatifs en remplacement de la progestérone. Les plus utilisés sont les pilules qui se présentent sous forme de plaquettes de comprimés rectangulaires ou circulaires et qui sont dites : normodosées si la dose d'éthinylœstradiol est de 50 µg par comprimé, minidosées si la dose d'éthinylœstradiol est de l'ordre de 15 à 30 µg par comprimé. 63

La contraception Il en existe trois types principaux. La pilule combinée associe éthinylœstradiol et progestatifs pendant 21 jours à des doses qui varient en fonction du fabricant et du type considéré. On distingue en effet : la pilule monophasique dans laquelle tous les comprimés possèdent la même composition ; la pilule biphasique dans laquelle la dose de progestatifs augmente à partir du huitième ou du douzième jour ; la pilule triphasique dans laquelle la dose de progestatifs augmente chaque semaine, celle d'éthinylœstradiol pouvant également varier. On arrive ainsi à de multiples combinaisons possibles mais toutes fonctionnent selon le même principe qui est d'apporter suffisamment d'hormones à l'organisme pour que celles-ci exercent un rétrocontrôle négatif sur le complexe hypothalamohypophysaire de telle sorte que le taux de FSH et de LH devienne très faible et constant durant toute la prise. La pilule combinée empêche ainsi les follicules ovariens de se développer et l'ovulation de se produire tout en rendant, par ailleurs, la glaire cervicale imperméable aux spermatozoïdes et l'endomètre inapte à la nidation. Agissant à différents niveaux, elle est, de loin, la plus utilisée. La pilule séquentielle simule quant à elle le cycle menstruel normal dans la mesure où les premiers comprimés (en nombre variable selon les fabricants) ne renferment que des œstrogènes de synthèse, mimant la phase folliculaire, alors que les suivants associent éthinylœstradiol et progestatifs, mimant la phase lutéale. Son action se limite à bloquer le développement des follicules et l'ovulation, elle n'a que peu d'effet sur les voies génitales. La micropilule dite également pilule microdosée est réservée aux femmes qui ne supportent pas les œstrogènes. Elle se présente sous la forme d'une plaquette de 28 comprimés de progestatifs (sa prise n'est donc pas interrompue) et agit uniquement sur les voies génitales en rendant la glaire cervicale imperméable aux spermatozoïdes et l'endomètre inapte à la nidation. Elle provoque par ailleurs des règles irrégulières allant de l'absence totale à des saignements plus ou moins permanents. Les modèles les plus récents sont également censés bloquer l'ovulation en diminuant les sécrétions de FSH et de LH mais leurs effets sur le complexe hypothalamo-hypophysaire sont moindres que ceux de la pilule combinée. Comme on le voit, le choix est donc particulièrement large il en existe aujourd'hui plusieurs dizaines et adapté au fonctionnement des organismes, des contreindications pouvant exister chez certains sujets de même que de nombreux effets secondaires. Elles sont d'une grande efficacité mais sont contraignantes dans la mesure où tout décalage dans la prise d'un comprimé peut modifier le fonctionnement du complexe hypothalamo-hypophysaire et les rendre inopérantes. D'où l'apparition récente de nouveaux contraceptifs hormonaux qui n'utilisent plus la voie orale et qui demandent donc moins de vigilance. Il en existe également trois types. 64

La contraception L'implant contraceptif se présente sous la forme d'un petit bâtonnet de la taille d'une allumette que l'on insère sous la peau à la face interne du bras et qui est gardé trois ans. Délivrant un progestatif en continu (l'étonogestrel), il bloque le pic ovulatoire de LH, provoque un épaississement de la glaire cervicale s'opposant à la progression des spermatozoïdes ainsi qu'un amincissement de la muqueuse endométrale rendant impossible la nidation d'un œuf éventuel. En revanche et comme tous les contraceptifs qui utilisent un progestatif pur, il perturbe la menstruation, les règles pouvant être diminuées, supprimées ou, au contraire, plus abondantes. L'anneau vaginal se présente sous la forme d'un anneau souple que l'on place au fond du cul-de-sac vaginal pendant trois semaines et qui délivre en continu de l'éthinylœstradiol et un progestatif à des doses légèrement inférieures à celle d'une pilule minidoséée. Le mode d'action est similaire, y compris pour le déclenchement des règles puisque son retrait au bout de trois semaines équivaut à l'arrêt de la prise de comprimés pendant une semaine. Le patch contraceptif se présente sous la forme d'un timbre adhésif de 4,5 cm de côté que l'on colle sur la peau, de préférence sur le ventre ou les fesses (jamais à proximité des seins), et que l'on change chaque semaine pendant trois semaines. Il délivre également de l'éthinylœstradiol et un progestatif en continu à des doses semblables à celle d'une pilule minidosée. Le fait de ne pas en mettre la quatrième semaine permet, comme le retrait de l'anneau, de déclencher les règles. Enfin, à coté de ces méthodes préventives, existent également deux types de pilule relevant de la contraception d'urgence (ou contraception post-coïtale) pour la première et de la contragestion (= qui s'oppose à la gestation) pour la seconde. La pilule du lendemain est utilisée suite à un rapport sexuel potentiellement fécondant et doit être administrée dans les 72 heures au plus tard. Fortement dosée en hormones de synthèse, elle provoque un déséquilibre hormonal brutal qui conduit à la destruction de l'endomètre et s'oppose ainsi à la nidation d'un éventuel embryon. La pilule contragestive est par contre utilisée pour stopper une grossesse. Il s'agit donc d'une pilule abortive qui représente une alternative chimique à la méthode classique d'aspiration endo-utérine. Connue sous le nom de code de RU 486 (RU pour le laboratoire Roussel-Uclaf qui la commercialise et 486 pour l'ordre des opérations de synthèse de la molécule), il s'agit d'un stéroïde artificiel, la mifépristone, qui présente une très grande affinité pour les récepteurs intracellulaires à la progestérone de l'endomètre et qui se comporte comme une antihormone. Prenant la place de la progestérone sur les récepteurs de manière compétitive, elle empêche celle-ci d'agir ce qui a pour effet de provoquer des saignements de la muqueuse dans les trois jours qui suivent son administration et conduit à la mort de l'embryon. Le traitement est associé à une dose de prostaglandines de manière à déclencher des contractions utérines et permettre l'expulsion de l'embryon de l'organisme maternel. Il n'est plus efficace au-delà de 50 jours d'aménorrhée. 65

La contraception C. Exercice d'application N 1 Des études épidémiologiques ont permis de mesurer le nombre de grossesses observées pour cent femmes utilisant la même méthode de contraception pendant un an et de le comparer à l'indice d'efficacité théorique obtenu lors de l'utilisation optimale de chaque méthode (indice de Pearl). Les résultats sont les suivants. Méthode Taux d'échec en Taux d'échec en situation optimale (%) utilisation courante (%) Coït interrompu 4 19-27 Ogino 9 25 Température 2 20-25 Bilings 1 22,5 Préservatif masculin 3 14 Préservatif féminin 5 21 Diaphragme 6 16-20 Spermicide seul 18 29 Pilule oestroprogestative 0,3 6-8 Pilule progestative 0,5 6-8 Implant 0,05 0,1 Patch 0,3 8 Anneau vaginal 0,3 8 Injection trimestrielle 0,3 0,3 DIU au cuivre 0,6 0,8 DIU hormonal 0,1 0,1 Question 1 [Solution n 30 p 85] Comment expliquez-vous le décalage observé pour chaque méthode? Question 2 [Solution n 31 p 85] L'indice de Pearl concernant les contraceptifs oraux est en fait un indice moyen calculé à partir de différents modèles, sa valeur variant en fonction d'une pilule à une autre. Quelle en est la raison? Question 3 [Solution n 32 p 85] Les données concernant la cape cervicale sont identiques à celles observées pour le diaphragme chez une femme nullipare mais l'indice de Pearl passe de 9 à 26 après 66

La contraception une grossesse et le taux d'échec en utilisation courante de 16-20 à 32-40. Comment expliquer cette différence? D. Exercice d'application N 2 Un endomètre prélevé chez une lapine pubère est broyé puis centrifugé. Le surnageant renfermant les protéines intracellulaires est alors réparti en trois tubes : au tube A, on ajoute une quantité c de progestérone marquée au tritium ; au tube B, on ajoute une quantité ½ c de progestérone marquée et une quantité ½ c de progestérone non marquée ; au tube C, on ajoute une quantité ½ c de progestérone marquée et une quantité ½ c de mifépristone (RU 486). Après trente minutes d'incubation, on mesure la radioactivité des protéines présentes dans le surnageant, la valeur de 100 % étant étalonnée à partir du tube A. Les résultats sont les suivants. Question 1 [Solution n 33 p 86] Pourquoi certaines protéines sont-elles devenues radioactives? Question 2 [Solution n 34 p 86] Comment expliquez-vous ces résultats? 67

IX - L'assistance médicale à la procréation (AMP) IX Les causes d'infertilité 69 L'insémination artificielle 70 La fécondation in vitro (FIV) 71 L'injection intracytoplasmique de spermatozoïde (ICSI) 72 Le transfert d'embryons congelés (TEC) 72 Autrefois dénommée PMA (pour Procréation médicalement assistée), l'amp recouvre l'ensemble des techniques biologiques et cliniques permettant de remédier à certains problèmes d'infertilité et ainsi à des couples infertiles d'avoir un enfant. Mises en œuvre chez l'homme dès la fin du XVIIIe siècle avec la première insémination artificielle intra-conjugale réussie en Angleterre par le chirurgien d'origine écossaise John Hunter, les techniques d'amp ont connu un développement spectaculaire dans la deuxième moitié du XXe siècle avec notamment la naissance des premiers bébés «éprouvette». Elles se sont aujourd'hui presque banalisées puisque si on se limite à la France, le nombre de tentatives d'amp entre conjoints, toutes techniques confondues, fut de 124 789 pour l'année 2009 (dernières statistiques disponibles), ce qui a représenté 20 440 naissances soit près de 2,5 % du nombre total de naissances enregistrées pour cette période. A. Les causes d'infertilité Elles sont nombreuses, concernent aussi bien le sexe masculin que le sexe féminin et peuvent être d'ordre : anatomique (e. g. malformation des trompes de Fallope), cytologique (e. g. dysfonctionnement de la spermiogenèse), 69

L'assistance médicale à la procréation (AMP) environnemental (e. g. absorption de perturbateurs endocriniens), infectieux (e. g. maladie sexuellement transmissible non traitée), immunologique (e. g. fabrication d'anticorps anti-spermatozoïdes) physiologique (e. g. troubles de l'érection), psychologique (e. g. désir trop important de grossesse). Chez l'homme, hormis les troubles de l'érection ou de l'éjaculation, l'existence de malformations des voies génitales ou la production d'anticorps dirigés contre ses propres spermatozoïdes, les causes les plus fréquentes d'infertilité sont liées à la qualité du sperme qui selon les normes retenues par l'oms doit renfermer plus de 20 millions de spermatozoïdes par millilitre de sperme (entre 20 et 250!) dont plus de 50 % mobiles et plus de 30 % normaux. On distingue ainsi : l'azoospermie (absence de spermatozoïdes), l'oligospermie (nombre insuffisant de spermatozoïdes), l'asthénospermie (défaut de mobilité des spermatozoïdes), la tératospermie (fort pourcentage de spermatozoïdes anormaux), la nécrospermie (fort pourcentage de spermatozoïdes morts). Chez la femme, hormis une production de glaire insuffisante, l'existence de malformations au niveau du tractus génital et notamment des trompes de Fallope (stérilité tubaire) d'ordre congénital ou infectieux, les principales causes d'infertilité sont d'ordre hormonal et se traduisent par des troubles de l'ovulation d'origine ovarienne et/ou hypothalamo-hypophysaire. Enfin l'endométriose, une pathologie qui concerne près d'une femme sur dix et qui est caractérisée par la présence d'îlots de cellules endométrales en dehors de la cavité utérine (trompes, ovaires, vagin, péritoine, vessie, intestins, etc.) peut également être une cause d'infertilité dans ses formes les plus sévères. Ces cellules, qui évoluent au rythme du cycle menstruel, libèrent en effet dans l'organisme des facteurs biochimiques qui interagissent avec les mécanismes permettant une fécondation normale. Ils provoqueraient notamment une diminution de la motilité des cils de la muqueuse tubaire sans que l'on sache aujourd'hui s'ils n'interviennent pas à d'autres niveaux. B. L'insémination artificielle C'est à la fois la technique la plus employée (52 861 tentatives en 2009 sur un total de 124 789 AMP aboutissant à 5 400 naissances) et la plus facile à mettre en œuvre puisqu'elle consiste à introduire un millilitre de sperme dans la cavité intrautérine à l'aide d'un cathéter. L'injection peut être faite une fois le pic ovulatoire de LH détecté mais, de manière à augmenter le taux de réussite, on pratique le plus souvent une stimulation ovarienne par injection de gonadotrophines ce qui permet d'obtenir plusieurs follicules mûrs. Une surveillance par échographie et dosages hormonaux permet de s'assurer de la maturité des follicules et, une fois cette maturité atteinte, l'ovulation est déclenchée par une injection d'hcg qui possède les mêmes effets que LH. La plupart du temps, le sperme est «préparé», c'est-à-dire qu'il est au préalable centrifugé de manière à éliminer le liquide séminal et les divers débris cellulaires en 70

L'assistance médicale à la procréation (AMP) suspension et à sélectionner les spermatozoïdes les plus mobiles. Il peut être frais ou congelé et appartenir au conjoint ou à un donneur. Lorsqu'il provient du conjoint, on parle d'iac (insémination artificielle entre conjoints) ; lorsqu'il provient d'un donneur, on parle d'iad (insémination artificielle avec donneur). Enfin, lorsque le sperme est congelé, il provient d'un CECOS (Centre d'études et de Conservation des Œufs et du Sperme), seul organisme habilité à conserver les gamètes et les embryons. Le premier CECOS a été créé à Paris en 1973, il en existe aujourd'hui plus d'une vingtaine sur le territoire national. C. La fécondation in vitro (FIV) Aujourd'hui dénommée fivète (acronyme de fécondation in vitro et transfert d'embryon), elle consiste à mettre en présence des spermatozoïdes et des ovocytes en dehors de l'organisme maternel et nécessite plusieurs étapes. Dans un premier temps, des injections quotidiennes de FSH sont pratiquées de manière à stimuler l'ovaire et à obtenir plusieurs follicules mûrs dont l'évolution est suivie par échographie et dosages hormonaux. Une fois la maturité des follicules atteinte, l'ovulation est alors déclenchée par une injection d'hcg et le contenu des follicules ponctionné ce qui permet de recueillir plusieurs ovocytes mûrs entourés de leur cumulus oophorus. Les ovocytes sont ensuite mis dans un milieu nutritif et placés en présence des spermatozoïdes obtenus à partir de sperme «préparé» de la même façon que pour une insémination artificielle (environ 100 000 spermatozoïdes par ovocyte). Il suffit alors d'attendre que les spermatozoïdes traversent le cumulus, qu'ils arrivent au contact de la zone pellucide et que l'un d'entre eux finisse par pénétrer dans l'espace périvitellin comme dans une fécondation normale. Après s'être assuré du bon développement des embryons obtenus sur la base de leur aspect (nombre et régularité des cellules), ils sont enfin déposés dans la cavité utérine au moyen d'un cathéter entre deux à six jours après fécondation. Le taux de réussite étant assez faible, plusieurs embryons sont généralement implantés ce qui explique un taux assez élevé (plus de 30 %) de grossesses multiples. Le premier bébé conçu par fécondation in vitro (Louise Brown) est né en Grande- Bretagne le 25 juillet 1978 à l'hôpital d'oldham dans la banlieue de Manchester grâce au gynécologue Patrick Streptoe et au physiologiste Robert Edwards (prix Nobel 2010 de physiologie et de médecine). Depuis, plus de cinq millions d'enfants sont nés dans le monde par cette technique à un rythme actuel de 350 000 par an ce qui représente environ 0,3 % des naissances. En France, le premier «bébééprouvette» (Amandine) est né le 24 février 1982 à l'hôpital Antoine Béclère de Clamart (Hauts-de-Seine) grâce à la collaboration du biologiste Jacques Testart et des gynécologues René Frydman et Émile Papiernik. En 2009, 20 675 tentatives ont été réalisées avec un taux de réussite de 21,6 % (4 464 naissances). 71

L'assistance médicale à la procréation (AMP) D. L'injection intracytoplasmique de spermatozoïde (ICSI) Utilisée dans les cas où les spermatozoïdes sont incapables de pénétrer dans l'ovocyte par eux-mêmes, l'icsi (pour Intra Cytoplasmic Sperm Injection) consiste à injecter directement un spermatozoïde dans le cytoplasme ovocytaire à l'aide d'une micropipette en verre très fine. Les ovocytes matures recueillis comme précédemment sont tout d'abord traités par une enzyme (la hyaluronidase) qui permet de détacher et d'éliminer les cellules du cumulus oophorus. Puis les cellules de la corona radiata sont à leur tour éliminées mécaniquement par un processus dit de décoronisation de manière à ce que les ovocytes ne soient plus entourés que de la zone pellucide. Un spermatozoïde à l'aspect normal (parfois obtenu par biopsie épididymaire ou testiculaire) est ensuite choisi en fonction de sa mobilité et immobilisé sous microscope. Sa queue est coupée pour éviter que ses mouvements ne provoquent des lésions dans le cytoplasme ovocytaire lors de l'injection et il est aspiré de façon à ce qu'il rentre dans la pipette d'injection. L'ovocyte retenu est alors maintenu en place par une pipette de contention et le spermatozoïde injecté au centre de l'ovocyte de telle sorte que la trajectoire de la pipette d'injection ne perturbe pas le fuseau méiotique sur lequel sont placés les chromosomes maternels, l'ovocyte étant à ce stade toujours bloqué en métaphase équationnelle. On s'assure ensuite que la fécondation a eu lieu et que l'embryon présente un aspect normal avant d'être implanté dans l'utérus, comme pour une fécondation in vitro normale. Ici encore, plusieurs embryons sont généralement déposés dans l'utérus de manière à augmenter les chances de succès. Mise au point en 1992 à l'hôpital de l'université libre de Bruxelles par Gianpiero Palermo, Paul Devroey et André Van Steirteghem, l'icsi fut ensuite reprise en France par Jacques Testart en 1994 qui réalisa l'année suivante la première injection intracytoplasmique de spermatide selon le même protocole en compagnie de Jan Tesarik alors à l'hôpital américain de Neuilly. En 2009, 34 415 tentatives de fécondation in vitro avec ICSI ont été réalisées en France avec un taux de réussite de 23,7 % (8 160 naissances). E. Le transfert d'embryons congelés (TEC) Les manipulations précédentes aboutissent généralement à un stock d'embryons surnuméraires qui n'ont pas été utilisés et qui peuvent être congelés puis conservés pendant plusieurs années dans de l'azote liquide à 196 C. 72

L'assistance médicale à la procréation (AMP) Il est alors possible de les décongeler, de vérifier qu'ils soient toujours viables (au moins six blastomères intacts) et de les implanter dans l'utérus après s'être assuré que l'endomètre soit prêt à accueillir une nidation au cours d'un cycle naturel ou qu'il ait été préparé par stimulation hormonale. Quel que soit le cas, l'embryon est implanté trois à cinq jours (selon son âge) après le déclenchement de l'ovulation. En 2009, 16 838 tentatives de TEC ont été réalisées en France avec un taux de réussite de 14,3 % (2 416 naissances). 73

X - Auto-évaluation finale X Des dosages hormonaux ont été effectués chez trois femmes de trente ans en bonne santé : l'une parfaitement réglée, la seconde sous contraceptif à base d'œstroprogestatifs et la troisième enceinte. 75

Auto-évaluation finale Question 1 [Solution n 35 p 86] Indiquez à quelle femme se rapporte chaque dosage. Question 2 [Solution n 36 p 86] Analysez ces documents en précisant les événements physiologiques importants. Question 3 [Solution n 37 p 87] On observe une montée thermique de la température centrale d'environ 1 C en milieu de cycle dans les cas A et B. Expliquez cette montée. Pourquoi n'apparaîtelle pas dans le cas C? Question 4 [Solution n 38 p 87] Par quelles structures sont sécrétées l'œstradiol et la progestérone au cours d'un cycle normal? Question 5 [Solution n 39 p 87] Quel organe prend le relais en cas de gestation et quelles autres hormones produitil? Précisez leurs rôles. Question 6 [Solution n 40 p 87] Hors gestation, quels types de facteurs sont susceptibles de perturber le fonctionnement cyclique de l'ovaire? Quel en est le mécanisme? Vous en donnerez deux exemples précis. Question 7 [Solution n 41 p 87] Peut-on préciser quel type de contraceptif utilise la seconde femme? Question 8 [Solution n 42 p 87] La femme parfaitement réglée désire avoir un enfant et ne présente aucune forme d'infertilité mais l'analyse du sperme de son conjoint a révélé une forte oligospermie doublée d'une asthénospermie. Quelle(s) solution(s) pourrai(en)t lui être proposée? 76

Solution des exercices de TD > Solution n 1 (exercice p. 17) a) Le développement du sexe femelle se faisant par défaut, c'est-à-dire sans l'intervention d'hormones, il est normal que le retrait des gonades primitives soit sans effet sur la maturation des voies génitales et que le fœtus, même castré, présente un phénotype femelle. b) La masculinisation du fœtus étant lié à la présence des hormones testiculaires, il est normal que la lapine présente un phénotype mâle. La testostérone a permis le développement des canaux de Wolff et l'amh a provoqué la régression des canaux de Müller. c) La testostérone assurant la maturation des voies génitales mâles, il est normal que le fœtus présente un phénotype mâle. En revanche, l'absence d'amh ne permet pas la régression des canaux de Müller. > Solution n 2 (exercice p. 17) L'animal possédant des organes génitaux femelles atrophiés, des voies génitales mâles et une apparence de bœuf, nous sommes clairement en présence d'un phénomène d'intersexuation puisque le sexe phénotypique ne correspond pas au sexe génétique. On peut donc supposer que le développement génital au cours de la vie intra-utérine a été perturbé et que le fœtus a subi une imprégnation par des hormones virilisantes. > Solution n 3 (exercice p. 17) La présence d'anastomoses vasculaires entre les placentas des deux jumeaux explique le phénomène de freemartinisme. En effet, les hormones mâles fabriquées par le fœtus mâle ont vraisemblablement imprégné le fœtus femelle de sorte que celui-ci s'est virilisé au cours de son développement. La testostérone a permis l'apparition de tissus testiculaires dans les gonades (les tubes séminifères) et la transformation des canaux de Wolff en voies génitales mâles. Quant à l'amh, elle a provoqué l'atrophie des canaux de Müller, ce qui explique que le tractus génital femelle ne se soit pas développé. 77

Solution des exercices de TD > Solution n 4 (exercice p. 28) En prenant 1 cm pour 5 jours, on obtient le graphe suivant. > Solution n 5 (exercice p. 28) Le graphe fait apparaître trois cycles. Le premier cycle (1er au 30 juin) est complet et présente un premier pic de phénostéroïdes pendant la phase folliculaire suivi de deux pics synchrones, l'un de phénostéroïdes, l'autre de prégnandiol, correspondant à la phase lutéale. L'ovulation suit le premier pic de phénostéroïdes. On notera qu'il est impossible de déterminer sa date exacte : d'une part, les dosages sont effectués tous les cinq jours (il est donc difficile d'être précis) ; d'autre part, il ne faut pas oublier que ce qui est mesuré ici résulte du catabolisme des hormones ovariennes et de leur évacuation par les urines. Il s'ensuit donc un léger décalage entre la réalité physiologique et le témoin observé de ces évènements. Quant aux menstruations, survenant lorsque le taux d'hormones circulantes chute, on peut considérer qu'elles apparaissent aux alentours du 30 juin. Le deuxième cycle (30 juin au 30 juillet) est également complet et présente exactement les mêmes caractéristiques. Enfin, le troisième cycle est incomplet et s'arrête au premier pic de phénostéroïdes, soit quelque temps avant l'ovulation. 78

Solution des exercices de TD > Solution n 6 (exercice p. 28) On ne peut mesurer la durée du cycle qu'en déterminant le temps qui sépare deux évènements identiques dont on connaît avec précision la date. C'est par exemple le cas de la chute du taux d'hormones circulantes enregistrée le 30 juin et le 30 juillet. On peut donc en déduire que le cycle de cette femme est de 30 jours. > Solution n 7 (exercice p. 29) Qu'il s'agisse du frottis vaginal ou du comportement sexuel, on remarque que les mêmes évènements se reproduisent tous les quatre jours. Par exemple, la rate ne présente des cellules épithéliales (cellules endomètrales) et des traces de leucocytes (globules blancs) que le lundi et le vendredi (J + 4) ou n'accepte l'accouplement que le mercredi ou le dimanche (J + 4). On peut donc en déduire que le cycle sexuel de la rate dure quatre jours et que sa période optimale de fécondation (œstrus) ne dure qu'une journée puisqu'elle refuse le mâle les autres jours. > Solution n 8 (exercice p. 29) Le cycle de la rate diffère de celui de la femme, de même que sa production hormonale. Néanmoins, en se basant sur la périodicité des évènements constatés, on peut tracer les courbes suivantes (précisons encore une fois qu'il s'agit ici de taux supposés, non conformes à ce que l'on observe réellement chez la Rate). > Solution n 9 (exercice p. 29) Il est parfaitement possible de réaliser des frottis vaginaux pour suivre l'évolution de l'endomètre chez la femme et donc déterminer la longueur de ses cycles. En revanche, les tests comportementaux ne peuvent être utilisés que chez des espèces présentant des «chaleurs», ce qui n'est bien évidemment pas le cas de l'espèce humaine où la production hormonale joue certes un rôle sur la libido mais ne suffit pas à déclencher le «désir» sexuel. 79

Solution des exercices de TD > Solution n 10 (exercice p. 39) a) La production ou la libération (il est impossible de trancher par cette expérience) de testostérone est dépendante de la glande hypophyse. Toutefois, seule l'antéhypophyse est concernée puisque l'ablation du lobe postérieur (neurohypophyse) ne se traduit par aucune variation du taux de testostérone circulante. b) Cette production (ou cette libération) est liée à l'action de LH et non de FSH puisque seule l'injection de LH à un animal hypophysectomisé entraîne une remontée temporaire du taux de testostérone. On peut donc en déduire qu'en conditions normales l'antéhypophyse agit par l'intermédiaire de LH. c) L'hypophyse semble devoir être connectée à l'hypothalamus pour pouvoir agir. En effet, la rupture de la tige pituitaire qui unit les deux structures provoque une chute du taux de testostérone circulante et ce malgré l'intégrité de la glande. d) La destruction du noyau arqué (aire hypophysiotrope) se traduit également par une diminution du taux de testostérone circulante. On peut donc supposer que l'hypothalamus agit sur l'antéhypophyse par l'intermédiaire des neurones du noyau arqué dont les axones empruntent la tige pituitaire. e) Cette hypothèse est vérifiée par la stimulation électrique du noyau arqué. Toutefois l'hypothalamus ne peut agir seul puisque la stimulation se révèle inefficace sur un animal hypophysectomisé. On peut donc en conclure que ce n'est pas l'hypothalamus qui produit LH mais bien l'antéhypophyse lorsqu'elle est stimulée par l'hypothalamus. f) L'électrocoagulation du système porte bloquant les effets de la stimulation électrique du noyau arqué, cela montre que la relation neurone hypothalamique cellule antéhypophysaire se fait par voie sanguine et non par articulation synaptique directe des neurones sur les cellules glandulaires. En conséquence, l'hypothalamus agit sur l'antéhypophyse par l'intermédiaire d'une substance qu'il déverse dans le système porte, en l'occurrence la GnRH. > Solution n 11 (exercice p. 39) Le premier pic de LH survient le douzième jour, le second le quarantième jour (J + 28) et le troisième le soixante-dixième jour (J + 30). On peut donc en déduire que la durée moyenne du cycle sexuel pour cette période est de 29 jours. 80

Solution des exercices de TD > Solution n 12 (exercice p. 40) Le rapprochement des pics de LH suite à l'éclairement continu de l'animal indique un raccourcissement des cycles. Cette modification s'explique par le fait que le cycle ovarien est placé sous le contrôle de l'hypothalamus qui intègre en permanence de nombreuses données sensorielles. Ainsi un éclairement continu désynchronise l'horloge biologique de l'animal, habitué à une alternance de périodes diurnes (jours) et nocturnes (nuits), ce qui provoque une ovulation précoce (pic de LH) et par voie de conséquence une diminution de la durée du cycle. > Solution n 13 (exercice p. 40) L'ablation des ovaires entraînant une augmentation du taux de LH circulante, montre que l'ovaire exerce en temps normal un effet inhibiteur sur la sécrétion de LH par rétroaction négative. Par ailleurs, le fait que les pics de LH disparaissent est normal puisque les ovaires ayant été supprimés, il ne peut y avoir de pic d'œstrogènes préovulatoire déclenchant le pic ovulatoire de LH. > Solution n 14 (exercice p. 40) La perfusion d'œstradiol à une dose de 0,1 µg.l -1 provoquant une chute du taux de LH circulante, confirme l'expérience précédente. En effet, en conditions normales, l'ovaire par l'intermédiaire des œstrogènes, exerce une rétroaction négative sur l'axe hypothalamo-hypophysaire en phase folliculaire qui se traduit par un faible taux de LH circulante. En revanche, l'apport d'une dose plus importante d'œstradiol simule le pic préovulatoire d'œstrogènes et déclenche un pic de LH par rétroaction positive. On met ainsi en évidence le rôle des œstrogènes ovariennes qui, à faible dose, inhibent les sécrétions de l'axe hypoyhalamo-hypophysaire alors qu'elles les stimulent pour une dose plus élevée. > Solution n 15 (exercice p. 41) Cette fois, aucune modification du taux de LH n'est observée pendant l'expérience et la perfusion par une dose d'œstradiol à 0,3 µg.l -1 ne déclenche plus de pic de LH comme précédemment. Cela s'explique par le rôle inhibiteur de la progestérone qui, associée aux œstrogènes en conditions normales, exerce également une rétroaction négative sur l'axe hypothalamo-hypophysaire pendant la phase lutéale. > Solution n 16 (exercice p. 41) Les trois rétroactions mises en évidence (correspondant en fait aux régulations naturelles observées en phase folliculaire, en période préovulatoire et en phase lutéale) peuvent se représenter par un schéma illustrant les interactions entre les organes concernés, limité ici aux seules données fournies par l'expérimentation. 81

Solution des exercices de TD > Solution n 17 (exercice p. 52) B (stade deux blastomères) ; F (stade quatre blastomères) ; D (stade morula) ; C (stade blastula) ; A (blastocyste libre) ; E (mise en place des feuillets embryonnaires). > Solution n 18 (exercice p. 52) Oui. Toutes dérivent de la segmentation de l'œuf obtenu après fécondation et sont le résultat de mitoses successives. > Solution n 19 (exercice p. 52) Le trophoblaste en périphérie, le bouton embryonnaire contre le trophoblaste et le blastocèle au centre. > Solution n 20 (exercice p. 52) Il y a deux cellules renfermant chacune 46 chromosomes (n = 23 chez l'homme), donc 92. > Solution n 21 (exercice p. 52) Le blastocèle. > Solution n 22 (exercice p. 52) Au moins 16 cellules (on parle du stade morula jusqu'à 64 cellules). 82