Cours Reproduction Humaine - Bac Sciences Expérimentales [PDF]

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THÈME : ᴥ REPRODUCTION HUMAINE ᴥ (Bac Sciences Expérimentales)

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COURS EXPÉRIMENTALES SCIENCES CORRIGÉS BAC – EXERCICES

Travail Coursélaboré élaborépar parleleprofesseur professeur: SAID JAMELEDDINE SAID JAMELEDDINE LYCÉEPILOTE PILOTEDE DESOUSSE SOUSSE LYCÉE Professeur : Saïd Jameleddine

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CHAPITRE 1 : REPRODUCTION MASCULINE

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ÉTUDE DES STRUCTURES ET DES FONCTIONS TESTICULAIRES

S'

INTERROGER

►C’est à partir de la puberté, vers l’âge de 12-13 ans, que les organes de l’appareil génital mâle entrent en activité. Le corps de l’enfant subit des transformations aussi bien anatomiques, physiologiques que psychiques, pour acquérir la fonction de reproduction. Parmi les manifestations de la puberté on peut citer : • Un développement de la musculature et des testicules • Des éjaculations involontaires du sperme durant le sommeil • L’apparition de poils sur le pubis, les aisselles et la face • La modification de la voix ►Ces caractères constituent les caractères sexuels secondaires. ►Les organes génitaux externes et les glandes annexes constituent les caractères sexuels primaires L’adolescent qui remarque les manifestations de la puberté qui affectent son corps, peut se poser les questions suivantes : - Où et comment se forme le sperme ? De quoi est-il formé ? - Quelle est l’origine des caractères sexuels secondaires ?

I-Organisation de l’appareil génital chez l’homme

Glande de Cowper

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II-Etude des structures testiculaires chez l’homme

Testicule en place

Testicule en coupe longitudinale

Testicule en coupe transversale

ᴥ La coupe longitudinale d’un testicule montre que ce

dernier est divisé en plusieurs lobules

testiculaires. ᴥ La coupe transversale d’un testicule montre que chaque lobule testiculaire est formé par plusieurs tubes séminifères (TS) entre les quels s’intercale un tissu interstitiel (TI)

TS

TS

Cellules interstitielles

TS Vaisseau sanguin

Microphotographie du tissu interstitiel

Schéma d’interprétation du tissu interstitiel

ᴥLe tissu interstitiel est formé par des cellules interstitielles ou dites de Leydig et des capillaires sanguins

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MB

Zone A

Paroi du tube séminifère Zone B

Membrane basale (MB)

Microphotographie d’un tube séminifère

Schéma d’interprétation d’un tube séminifère

ᴥ Le tube séminifère renferme une zone périphérique nommée paroi du tube séminifère (zone A) et une zone centrale nommée lumière du tube séminifère (zone B), les deux zones sont entourées par un tissu conjonctif appelé membrane basale (MB). 1

1

MB

2 3 4 5 6

Lumière Microphotographie de la paroi du tube séminifère

7

Schéma d’interprétation de la paroi du tube séminifère

ᴥ La paroi du tube séminifère renferme deux catégories de cellules : ►Les cellules de Sertoli (1) : cellules diploïdes et géantes qui assurent la nutrition et le soutien des spermatozoïdes. ►Les cellules germinales (souches) : cellules disposées en strates, qui sont à l’origine du gamète mâle ; de la membrane basale (MB) à la lumière du tube séminifère on distingue : (2) : spermatogonie à 2n chrs (3) : spermatocyte I à 2n chrs (4) : spermatocyte II à n chrs entiers (5) : spermatide à n chrs simples (6) : spermatide différencié à n chrs simples (7) : spermatozoïde à n chrs simples

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III-Etude des fonctions testiculaires chez l’homme A- Etude de la fonction exocrine des testicules (la spermatogenèse) 1) Etude de la structure du spermatozoïde (gamète mâle)

Sperme humain éjaculé après centrifugation 4 5 6 7 8 9

Sperme humain observé au microscope

1- tête 2- pièce intermédiaire 3- flagelle (queue) 4- acrosome 5- noyau 6- membrane plasmique 7- centriole 8- mitochondrie 9- cytoplasme

Schéma légendé du gamète mâle (spermatozoïde) 2) Etude des particularités cytologiques du spermatozoïde en relation avec sa fonction

particularités cytoplasmiques

►une taille petite et forme allongée hydrodynamique (mobile). ►la présence d’un flagelle qui assure la mobilité. ►la présence d’une pièce intermédiaire qui contient des mitochondries produisant l'ATP (énergie) nécessaire au mouvement du spermatozoïde. ►une masse cytoplasmique très faible (cytoplasme réduit). ►La présence d’un acrosome contenant les enzymes nécessaires à la fécondation.

particularités Noyau haploïde à n= 23 chromosomes simples ; qui renferme le programme chromosomiques génétique paternel.

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3) Le déroulement de la spermatogenèse La spermatogenèse est phénomène cellulaire continu qui se déroule en quatre phases dans la paroi du tube séminifère à partir de la puberté

Phases

Description

Multiplication Accroissement

Maturation

Les spermatogonies (à 2n chrs) se multiplient par des mitoses illimitées Certaines spermatogonies cessent de se multiplier et par la protéosynthèse deviennent des cellules volumineuses nommées spermatocytes I (à 2n) -chaque spermatocyte I (à 2n chrs) subit la division réductionnelle pour donner deux spermatocytes II (à n chrs entiers) pour chacun -chaque spermatocyte II (à n chrs entiers) subit la division équationnelle pour donner deux spermatides (à n chrs simples) pour chacun

Différenciation les spermatides subissent de profonds remaniements cytoplasmiques pour (spermiogenèse) donner des spermatozoïdes : réduction du cytoplasme, formation de l’acrosome, apparition de la pièce intermédiaire et du flagelle

N.B : les étapes de la spermiogenèse Spermatide

Vésicule golgienne

(2)

(1)

Spermatozoïde

(3)

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(4)

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4) L’évolution de la quantité d’ADN dans la lignée germinale au cours de la spermatogenèse

A

B

C

D

A

Multiplication

C

Maturation

B

Accroissement

D

Différenciation

B- Etude de la fonction endocrine des testicules (l’hormogenèse) 1) Données cliniques et études histologiques ᴥ Donnée clinique 1 : La cryptorchidie est une anomalie qui affecte la descente des testicules de la cavité abdominale vers les bourses (scrotum) au cours de la vie fœtale : la rétention des testicules à l'intérieur de la cavité abdominale soumet les cellules germinales à des températures élevées pour leur développement normal.

Scrotum

ᴥ Donnée clinique 2 : L’individu cryptorchide comme l’homme normal, présente des caractères sexuels primaires et secondaires normaux.

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Etudes histologiques : ►La figure 1 du tableau ci-dessous présente une coupe de testicule d’un individu normal (TS+TI) ► La figure 2 du tableau ci-dessous présente une coupe de testicule d’un individu cryptorchide (TS+TI) Figure 1 : Testicule d’un homme normal

Figure 2 : Testicule d’un cryptorchide

Coupe colorée d'un tube séminifère (TS) observée au microscope optique (X100)

Coupe colorée du tissu interstitiel (TI) coloré observé au microscope optique (X 400)

Exploitation des données cliniques

Hypothèse proposée

►Chez l’homme normal, la paroi du tube séminifère renferme toutes les cellules de la lignée germinale y compris les spermatozoïdes → déroulement normal de la spermatogenèse Les caractères sexuels primaires et ►Chez l’homme cryptorchide, la paroi du tube séminifère secondaires sont sous le contrôle est réduite avec l’absence des spermatozoïdes du tissu interstitiel → perturbation de la spermatogenèse ►Chez l’homme normal et celui cryptorchide, le tissu interstitiel est intact et les caractères sexuels primaires et secondaires sont normaux. 2) Vérification de l’hypothèse Dans le but de déterminer l’action du tissu interstitiel sur les caractères sexuels masculins, on réalise les expériences suivantes

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Expériences réalisés 1

Rat pubère intact Castration bilatérale d’un rat pubère (ablation des deux testicules)

Caractères sexuels primaires Normaux

Résultats enregistrés Caractères sexuels secondaires Normaux

régression

spermatogenèse Normale

régression

absence (stérile)

restauration

absence (stérile)

restauration

absence (stérile)

(évolution qui ramène à un degré moindre)

2

Greffe des testicules ou injections des extraits testiculaires au rat castré restauration (consiste à remettre en place un état précédent)

3

injections quotidiennes de la testostérone au rat castré 4 restauration

5

Destruction sélectives des cellules interstitielles aux rayons X d’un rat pubère normal

La destruction sélective des cellules interstitielles entraine : 5 - la régression des caractères sexuels → arrêt de la sécrétion de testostérone - pas d’achèvement de la spermatogenèse

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régression

régression

Exploitation des résultats La castration bilatérale de l’animal pubère entraine la 2 stérilité et la régression des caractères sexuels La greffe des testicules ainsi que l’injection 3 quotidienne des extraits testiculaires à de l’animal pubère castré entraine la restauration des caractères sexuels L’injection quotidienne de la testostérone à l’animal 4 pubère castré entraine les mêmes effets que celle des extraits testiculaires

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perturbation : absence des spermatozoïdes

Informations apportés

Les testicules contrôlent les caractères sexuels

par

la

voie

sanguine

(voie

humorale) par la sécrétion d’une hormone sexuelle mâle appelée testostérone -Les caractères sexuels sont sous le contrôle du tissu interstitiel →hypothèse proposée est validée -La testostérone est sécrétée par les cellules interstitielles -La testostérone détermine les caractères sexuels et active la spermatogenèse

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3) Etude de l’hormone sexuelle mâle : la testostérone a- Définition de l’hormone : Substance sécrétée par une glande endocrine, libérée dans la circulation sanguine et destinée à agir de manière spécifique sur une ou plusieurs cellules cibles afin d'en modifier le fonctionnement. b- Nature chimique de la testostérone : La testostérone est une hormone stéroïde (lipide), du groupe des androgènes (formule brute : C19H28O2) ayant des récepteurs cytoplasmiques au niveau des cellules cibles c- Mode de sécrétion de testostérone Pulse

ᴥ Au cours de la vie d'un individu (de la puberté à la mort), la moyenne du taux de testostérone dans le sang reste relativement constante à l'échelle de la journée, la semaine, voire du mois.

ᴥCependant, l'analyse plus fine (suivi à intervalles de temps plus court sur une journée) montre de fortes variations de ce taux à l'échelle des heures appelées pulses : on parle de sécrétion pulsatile d- Les effets physiologiques de la testostérone

Evolution du taux plasmatique de la testostérone en fonction de l’âge ᴥ Pendant la vie fœtale : elle joue un rôle essentiel dans la masculinisation des organes génitaux ᴥ À partir de la puberté : elle assure le développement des caractères sexuels primaires (organes génitaux), apparition et maintien des caractères secondaires (pilosité-musculature-voix) et l’activation de la spermatogenèse.

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EXERCICE D’ÉVALUATION Le document suivant illustre le schéma de la coupe transversale d’un testicule humain

1) 2) 3) 4)

Annotez le document S’agit-il d’un homme pubère ou impubère ? justifiez votre réponse. Indiquez les particularités cytologiques de l’élément 7 en relation avec sa fonction. Précisez (indiquez avec justification) les conséquences de la destruction sélective de l’élément 2 par irradiation aux rayons X 5) Pour étudier certaines phases du phénomène cellulaire à l’origine de la formation du gamète mâle chez l’homme, on réalise les expériences suivantes : a - Expérience 1 : On fait la micro-injection d’une substance radioactive dans le cytoplasme de l’élément 4 (voir document ci-dessus), au bout de 74 jours on note l’apparition de la radioactivité dans le cytoplasme de l’élément 7 (voir document ci-dessus). Qu’en déduisez-vous ? b- Expérience 2 : ►Le document 1 résume les résultats de l’étude quantitative du taux d’ADN ainsi que la numération des cellules effectuées sur une suspension des cellules germinales du testicule humain

Document 1 ►Le document 2 indique l’état des chromosomes des cellules germinales du testicule humain

Document 2 Analysez ces résultats afin de dégager la phase en question du phénomène cellulaire à l’origine de la formation du gamète mâle

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CORRIGÉ 1) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Vaisseau sanguin Cellule interstitielle Spermatocyte I Spermatogonie Cellule de Sertoli Spermatocyte II Spermatozoïde Spermatide

2) La coupe montre la présence des spermatozoïdes → spermatogenèse déclenchée → il s’agit d’un homme pubère 3) Les particularités cytologiques du spermatozoïde en relation avec sa fonction

particularités cytoplasmiques

►une taille petite et forme allongée hydrodynamique (mobile). ►la présence d’un flagelle qui assure la mobilité. ►la présence d’une pièce intermédiaire qui contient des mitochondries produisant l'ATP nécessaire au mouvement du spermatozoïde. ►une masse cytoplasmique très faible. ►La présence d’un acrosome contenant les enzymes nécessaires à la fécondation.

particularités Noyau haploïde à n= 23 chromosomes simples ; qui renferme le programme chromosomiques génétique paternel. 4) La destruction sélective des cellules interstitielles par irradiation aux rayons X entraine l’absence de la sécrétion de testostérone ce qui entraine : - La régression des caractères sexuels primaires et secondaires - L’arrêt de la spermatogenèse 5) a- Dans la paroi du tube séminifère les spermatogonies évoluent en spermatozoïdes : c’est la spermatogenèse bAnalyse Déduction -la quantité d’ADN dans le spermatocyte II est égale à la moitié de celle dans le spermatocyte I -le nombre des spermatocytes II est égal au double des spermatocytes I -les chromosomes de spermatocyte I sont entiers et classés par paire donc il La phase en question s’agit d’une cellule diploïde met en jeu un mode de - les chromosomes de spermatocyte II sont entiers et ne sont pas classés par division cellulaire qui paire : donc il s’agit d’une cellule haploïde comprend deux → Les spermatocytes II résultent de la division réductionnelle des divisions successives spermatocytes I l’une réductionnelle et -la quantité d’ADN dans la spermatide est égale à la moitié de celle dans le l’autre équationnelle : spermatocyte II c’est la méiose → la -le nombre des spermatides est égal au double des spermatocytes II phase en question est -les chromosomes de spermatocyte II sont en un seul exemplaire et entiers : la maturation donc les spermatocytes II sont des cellules haploïdes - les chromosomes de spermatides sont en un seul exemplaire et simples : donc les spermatides sont des cellules haploïdes → Les spermatides résultent de la division équationnelle des spermatocytes II

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RÉGULATION DES FONCTIONS TESTICULAIRES

S'

INTERROGER

►Les spermatozoïdes produits par les tubes séminifères sont évacués par les éjaculations ou détruits dans les voies génitales. La spermatogenèse est alors activée pour compenser la baisse du nombre de spermatozoïdes. ► La testostérone sécrétée par les cellules interstitielles est constamment dégradée dans le foie et éliminée dans les urines. Donc sa dégradation est compensée par une sécrétion de testostérone par les cellules interstitielles ► Des lésions au niveau du complexe hypothalamo-hypophysaire (CHH) entraînent un arrêt du fonctionnement testiculaire. → Existence d’un système de régulation qui permet d’informer les tubes séminifères et les cellules interstitielles sur ces modifications Comment fonctionne ce système de régulation ?

CHH

I-Organisation du complexe hypothalamo-hypophysaire

Tige pituitaire CHH

ᴥ L’hypothalamus est formé par des neurones hypothalamiques qui sécrètent la GnRH ᴥ L’hypophyse antérieure est formée par des cellules endocrines qui secrètent les gonadostimulines FSH et LH ᴥ Entre l’hypothalamus et l’hypophyse, il y a une relation anatomique par la tige pituitaire et une relation sanguine par le système porte.

II- Action de l’hypophyse sur les fonctions testiculaires 1) Observations cliniques Des signes cliniques de l’hypogonadisme (atrophie des testicules à l’origine d’une stérilité et absence ou faible développement de certains caractères masculins) sont souvent dus à un déficit d’origine hypophysaire. Il est possible d’améliorer l’état de ces malades en réalisant des injections de produits extraits de l’hypophyse.

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2) Hypothèse proposée L’hypophyse commande les activités testiculaires (spermatogenèse et sécrétion de testostérone)

3) Vérification de l’hypothèse proposée Dans le but de déterminer l’action de l’hypophyse sur les activités testiculaires , on réalise les expériences suivantes Expériences réalisées

Résultats enregistrés

Animal mâle pubère témoin (avec l’hypophyse)

1

Coupe transversale du testicule Hypophysectomie d’un animal mâle pubère (Ablation de l’hypophyse)

•

2

•

•

Coupe transversale du testicule Greffe de l’hypophyse en place ou l’injection quotidienne des extraits hypophysaires à l’animal hypophysectomisé

3

Corrige les troubles de l’hypophysectomie

Analyse des résultats L’hypophysectomie de l’animal mâle pubère entraine : ᴥ atrophie du tube séminifère (quelques spermatogonies, cellules de Sertoli atrophiées et absence des spermatozoïdes) 2 → arrêt de la spermatogenèse ᴥ atrophie du tissu interstitiel (cellules de Leydig moins nombreuses et atrophiées → arrêt de sécrétion de testostérone La greffe de l’hypophyse en place ainsi que l’injection l’animal pubère 3 quotidienne des extraits hypophysaires à hypophysectomisé entraine la restauration de la spermatogenèse et la sécrétion de testostérone

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Déduction L’hypophyse commande les fonctions testiculaires par la voie sanguine grâce à la sécrétion des hormones hypophysaires appelées gonadostimulines (FSH et LH) → hypothèse validée

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4) Les effets physiologiques des gonadostimulines sur les testicules Les conséquences de l’injection quotidienne des gonadostimulines (FSH et LH) sur l’aspect anatomique et fonctionnel des tubes séminifères ainsi que du tissu interstitiel, chez un animal pubère hypophysectomisé sont consignées dans le tableau suivant : Expériences réalisées

1

Résultats obtenus

Animal hypophysectomisé

Coupe transversale du testicule Sécrétion de testostérone par les cellules interstitielles : nulle Sécrétion de l’ABP et de l’inhibine les cellules de Sertoli : nulle

2

Injection quotidienne de l’hormone LH à l’animal hypophysectomisé Coupe transversale du testicule Sécrétion de testostérone par les cellules interstitielles : importante Sécrétion de l’ABP et de l’inhibine par les cellules de Sertoli: nulle

3

Injection quotidienne de l’hormone FSH à l’animal hypophysectomisé

Coupe transversale du testicule Sécrétion de testostérone par les cellules interstitielles : nulle Sécrétion de l’ABP et de l’inhibine les cellules de Sertoli: importante

4

Injection quotidienne et combinée de l’hormone FSH et de l’hormone LH à l’animal hypophysectomisé Coupe transversale du testicule Sécrétion de testostérone par les cellules interstitielles : importante Sécrétion de l’ABP et de l’inhibine les cellules de Sertoli: importante

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Analyse des résultats

Expérience 2

Expérience 3

Expérience 4

Déduction

L’injection quotidienne de l’hormone LH à l’animal hypophysectomisé entraine le développement du tissu interstitiel accompagné d’une sécrétion importante de testostérone alors que les tubes séminifères restent atrophiés et sécrétion nulle de l’inhibine et l’ABP L’injection quotidienne de l’hormone FSH à l’animal hypophysectomisé entraine le développement des tubes séminifères sans achèvement de la spermatogenèse accompagné d’une sécrétion importante de l’inhibine et de l’ABP alors que le tissu interstitiel reste atrophié et sécrétion nulle de testostérone Suite à l’injection associée des gonadostimulines (LH et FSH) chez l’animal hypophysectomisé on note la présence des spermatozoïdes dans les tubes séminifères → indice de l’achèvement de la spermatogenèse

-les cellules interstitielles sont les cellules cibles de l’hormone LH -l’hormone LH stimule la sécrétion de testostérone par les cellules interstitielles

-les cellules de Sertoli sont les cellules cibles de l’hormone FSH -l’hormone FSH stimule la sécrétion de l’inhibine et de l’ABP par les cellules de Sertoli

Le déroulement de la spermatogenèse nécessite l’action combinée des gonadostimulines LH et FSH

Déterminisme hormonal de la spermatogenèse La spermatogenèse est activée indirectement par l’action combinée des deux gonadostimulines (FSH et LH) : -L’hormone LH stimule la sécrétion de testostérone par les cellules interstitielles (de Leydig) -L’hormone FSH stimule la synthèse de la protéine de liaison (ABP) par les cellules de Sertoli -La testostérone se combine avec l’ABP (protéine de transport) pour former le complexe ABP- testostérone qui active (stimule) la spermatogenèse.

Cellule de Leydig

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Cellule de Sertoli

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3) Mode de sécrétion des gonadostimulines (FSH et LH) Afin de déterminer le mode de sécrétion des gonadostimulines chez l’homme on réalise les expériences suivantes : ►Expérience 1 : Les taux plasmatique des gonadostimulines (FSH et LH) dosés lors d'une analyse de sang chez l'homme sont rapportés sur le graphe suivant.

Pulse

►Expérience 2 : L’évolution du taux de LH dans le sang d’un bélier est indiquée dans le graphe suivant.

Exploitation des résultats

Déduction

Chez l’homme la sécrétion des gonadostimulines est pulsatile, mais irrégulière : elle dépend de plusieurs 2 Chez le bélier les pulses de LH sont espacées presque de 2 h facteurs (âge, stress, et n’ayant pas la même amplitude (concentration) odorat…) 1 Chez l’homme la sécrétion des gonadostimulines montre des variations sous forme des pics (pulses)

III- Action de l’hypothalamus sur l’activité hypophysaire 1) Observations cliniques Le Syndrome de Kallman de Morsier est caractérisé par : ᴥ L’immaturité complète des testicules associée à un défaut total de production des gamètes mâles. ᴥ Les neurones de l'hypothalamus ne sont pas physiquement connectés aux capillaires de la tige hypophysaire. ᴥ Les bilans hormonaux des patients révèlent des taux sanguins presque indétectables de FSH et LH. ᴥ Une anosmie (un déficit de la perception des odeurs)

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2) Hypothèse proposée L’hypothalamus commande l’activité de l’hypophyse antérieure, cette commande nécessite une relation anatomique et sanguine entre les deux structures. 3) Vérification de l’hypothèse proposée Dans le but de déterminer l’action de l’hypothalamus sur l’activité hypophysaire, on réalise les expériences suivantes Conditions expérimentales

Conditions expérimentales

Condition(1)

Bélier pubère ayant le complexe hypothalamohypophysaire intact

Condition (2)

Chez le bélier pubère, on enlève l’hypophyse puis on la greffe à un endroit quelconque (greffe sous-cutanée) sur le même animal

Condition (3) Chez le bélier pubère, l’hypophyse est maintenue en place mais la tige pituitaire est sectionnée au niveau AB et séparée de l’hypothalamus par un papier imperméable

A

Libération des hormones hypophysaire

conditions

2

3

Oui

Non

Analyse La greffe sous-cutané de l’hypophyse prouve l’absence des liens anatomiques entre cette dernière et l’hypothalamus → l’arrêt de la sécrétion des gonadostimulines (par rapport la condition 1) La séparation de l’hypophyse de l’hypothalamus en plaçant un papier imperméable au niveau de la tige pituitaire sectionnée entraine l’absence de la communication sanguine entre l’hypothalamus et l’hypophyse → l’arrêt de la sécrétion des gonadostimulines (par rapport la condition 1)

B

Non

Déduction ᴥ L’activité hypophysaire nécessite une relation anatomique entre l’hypothalamus et l’hypophyse. ᴥ L’activité hypophysaire nécessite une relation sanguine entre l’hypothalamus et l’hypophyse. → l’hypothèse proposée est validée

NB : On a extrait, au niveau du sang des capillaires de la tige de l’hypophyse, une substance secrétée par les neurones de l’hypothalamus. C’est une neurohormone appelée GnRH (gonadotrophin-

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Releasing hormon) ou gonadolibérine qui agit par voie sanguine sur l’hypophyse et stimule la sécrétion des gonadostimulines.

Neurone hypothalamique

Cellule hypophysaire à FSH ou LH

4) Mode de sécrétion de la gonadolibérine : GnRH Les deux graphes ci-contre correspondent a l'enregistrement, chez le bélier, des variations des taux sanguins de deux hormones GnRH (graphe 1) et LH (graphe 2). Les prélèvements sanguins sont réalisés au niveau de la tige hypophysaire pour le graphe1 et dans la circulation générale pour le graphe 2

1

2 Analysez ces graphes afin de dégager : • le mode de sécrétion de ces hormones • la relation de causalité entre les deux secrétions. Analyse

des résultats

ᴥ La sécrétion de GnRH montre des variations sous forme des pics (pulses) dont l’amplitude atteint 6 pg.ml-1 avec une fréquence de 1 pulse /4h ᴥ La sécrétion de LH montre des variations sous forme des pics (pulses) dont l’amplitude atteint 50 ng.ml-1 avec une fréquence de 1 pulse /4h ᴥ Les pulses de GnRH précèdent celles de LH ᴥ Les pulses de GnRH et celles de LH sont de même fréquence

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Déduction -La sécrétion de GnRH est pulsatile. - Il y a une relation de causalité entre les deux secrétions : les pulses de GnRH entrainent les pulses de LH → ce qui prouve que l’hypothalamus commande l’hypophyse

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IV- Rétroaction (rétrocontrôle) testiculaire sur l’axe hypothalamo-hypophysaire Dans le but de déterminer l’action de l’activité testiculaire sur l’axe hypothalamo-hypophysaire, on réalise les expériences suivantes : ►Expérience 1 : Le tableau suivant représente les résultats de tests réalisés chez le même bélier, 3 jours avant la castration bilatérale (ablation des deux testicules) et 7 jours après Test 1 Test 2 Tests réalisés

Dosage de GnRH chez le bélier 3 j avant la castration

Dosage de GnRH chez le bélier 7 j après la castration

Résultats obtenus

1) Analyse des résultats La sécrétion de GnRH est pulsatile Avant la (1 pulse par heure) et de concentration castration entre 10 et 30 pg/ml La sécrétion de GnRH est pulsatile Après la avec l’augmentation de la fréquence castration des pulses (3 pulse par heure) et de la concentration (entre 15 et 45 pg/ml)

Déduction La castration entraine une hypersécrétion de GnRH → les testicules en place freine (inhibe) l’activité de l’hypothalamus : il s’agit d’un rétrocontrôle (feed-back=rétroaction) négatif

2) étant donné que l’activité hypophysaire est sous la commande hypothalamique ; suite à la castration bilatérale du bélier, l’hypersécrétion de GnRH est à l’origine d’une hypersécrétion des gonadostimulines (FSH et LH) avec une augmentation de la fréquence et de la concentration Gonadostimulines (ng.ml-1)

Gonadostimulines (ng.ml-1)

20 5

Temps (heure) Avant la castration

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Temps (heure) Après la castration

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►Expérience 2 : L’évolution du taux plasmatique de la gonadolibérine (GnRH) et des gonadostimulines (FSH et LH) chez le même bélier castré suite à l’injection d’une forte dose de testostérone ou une forte dose d’inhibine (hormone sécrétée par les cellules de Sertoli) est rapportée dans les graphes suivants. GnRH

GnRH GnRH Temps (h)

Temps (h)

LH

Temps (h)

LH LH FSH

Temps (h)

Temps (h)

FSH Temps (h)

bélier castré

Temps (h)

FSH Temps (h)

bélier castré et traité par une forte dose de testostérone

Exploitation des résultats Pour le bélier castré et traité par une forte dose de testostérone le taux de GnRH s’annule ainsi que ceux des gonadostimulines Pour le bélier castré et traité par une forte dose d’inhibine le taux de GnRH et celui de LH demeurent élevé alors que celui de FSH s’annule

Temps (h)

bélier castré et traité par une forte dose d’inhibine

Déduction La testostérone exerce un rétrocontrôle négatif sur la sécrétion de GnRH et par conséquence sur la LH et la FSH ᴥ l’inhibine n’a pas d’effet sur la sécrétion de GnRH et de LH ᴥ l’inhibine exerce un rétrocontrôle négatif sur la sécrétion de FSH

►Expérience 3 : Chez une souris mâle castrée, on injecte dans la circulation générale de la testostérone marquée par un isotope radioactif. On réalise ensuite une autoradiographie d’une coupe fine d’hypothalamus et de l’hypophyse. Les photographies obtenues donnent les résultats indiqués dans le tableau suivant. neurones cellules de l’hypophyse antérieure hypothalamiques sécrétrices de FSH sécrétrices de LH localisation de la + + radioactivité ►Expérience 4 : Chez une souris mâle castrée, on injecte dans la circulation générale de l’inhibine marquée par un isotope radioactif. On réalise ensuite une autoradiographie d’une coupe fine d’hypothalamus et de l’hypophyse. Les photographies obtenues donnent les résultats indiqués dans le tableau suivant. neurones cellules de l’hypophyse antérieure hypothalamiques sécrétrices de FSH sécrétrices de LH localisation de la + radioactivité

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Exploitation des résultats Pour la souris traitée par la testostérone marquée, la radioactivité se localise spécifiquement au niveau des neurones hypothalamiques et des cellules hypophysaires sécrétrices de LH → présence des récepteurs spécifiques au niveau de ces cellules Pour la souris traitée par l’inhibine marquée, la radioactivité se localise spécifiquement au niveau des cellules hypophysaires sécrétrices de FSH → présence des récepteurs spécifiques au niveau de ces cellules

Déduction La testostérone agit au niveau des neurones hypothalamiques et des cellules hypophysaires sécrétrices de LH L’inhibine agit au niveau des cellules hypophysaires sécrétrices de FSH

Récapitulation ►Au niveau du complexe hypothalamo-hypophysaire: - la testostérone est un stéroïde qui possède des récepteurs cytoplasmiques au niveau des neurones hypothalamiques et les cellules hypophysaires sécrétrices de la LH. - l’inhibine est une protéine qui possède des récepteurs membranaires au niveau des cellules hypophysaires sécrétrices de la FSH. ►Chez l’homme: ᴥ La testostérone inhibe indirectement la sécrétion de FSH en freinant la sécrétion de GnRH ᴥ La testostérone inhibe la sécrétion de LH en agissant à deux niveaux: → au niveau de l’hypothalamus en freinant la sécrétion de GnRH. → au niveau de l’hypophyse en freinant la réponse des cellules hypophysaires sécrétrices de la LH à l’action de GnRH. ᴥ L’inhibine inhibe la sécrétion de FSH en freinant la réponse des cellules hypophysaires sécrétrices de la FSH à l’action de GnRH.

V- Schéma fonctionnel commenté de la régulation hormonale des fonctions testiculaires Commentaire

Schéma fonctionnel :

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VI- Mécanisme de la régulation de la sécrétion de testostérone

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EXERCICE D’ÉVALUATION Pour comprendre les interactions hormonales entre le complexe hypothalamo-hypophysaire et les testicules, on se réfère à une étude médicale réalisée chez deux garçons C1 et C2 âgés de 19 ans, présentant des troubles de la puberté et à une étude réalisée chez un garçon pubère normal. 1) Afin de déterminer la relation fonctionnelle entre les organes impliqués dans les manifestations de la puberté chez le garçon normal, on réalise les deux tests suivants. -1

Test 1 : On réalise des prélèvements sanguins au niveau de la tige hypophysaire du garçon normal et on note les variations des taux sanguins de la GnRH (graphe 1 ci-contre).

GnRH (pg.ml ) 20 Graphe 1 10 Heures

Test 2 : On réalise des prélèvements sanguins au niveau de la circulation générale du garçon normal et on note les variations des taux sanguins de la LH et de la testostérone (graphe 2 et graphe 3 ci-contre).

1

2

4

3

-1

LH (ng.ml ) 6 Graphe 2

a- Indiquez l’origine de chacune des trois hormones. b- Analysez les résultats obtenus afin de préciser le mode de sécrétion des trois hormones ainsi que les relations fonctionnelles entre les organes impliqués dans leur sécrétion. c- D’après ce qui précède et vos connaissance représentez par un schéma de synthèse le mécanisme qui assure la stabilité de la concentration plasmatique de la testostérone chez le garçon normal pubère.

1 Heures

1

2

4

3 -1

Testostérone (ng.ml )

10 Graphe 3

2 Heures

1

2

3

4

2) - Le document 1 représente l’évolution du taux plasmatique moyen de la testostérone en fonction de l’âge chez le garçon pubère normal (document 1a) et chez les deux garçons C 1 et C2 (document 1b). - Le document 2 représente l’évolution des caractères sexuels chez le garçon pubère normal (document 2a) et chez les deux garçons C1 et C2 (document 2b). Taux moyen de la testostérone (ng.ml-1) 10 8

Document 1a

6 4 Document 1b

2 0 8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

Age en années

Document 2a

Document 2b

- à 12ans : Développement des organes génitaux - à 13 ans : début de l’apparition la pilosité pubienne, de barbe et modification de la voix

- à 12ans : Les organes génitaux restent de petite taille - à 13 ans : Pas de poils pubiens ni de barbe, pas de modification de la voix - à 14 ans : développement faible de la musculature

- à 14 ans : Développement considérable de la musculature

Document 1

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Document 2

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a- A partir de l’analyse comparative des résultats obtenus (document 1 et 2) précisez le déterminisme des caractères sexuels masculins chez le garçon normal. b- Proposez trois hypothèses qui pourraient être des causes possibles à l’origine des troubles observés chez les garçons C1 et C2. 3) Pour discuter la validité des hypothèses proposées on réalise des tests chez les garçons C1 et C2. Les résultats obtenus sont consignés dans le tableau suivant.

Tests réalisés

Test 3

Test 4

Dosage de GnRH

Dosage de la LH

GnRH (pg.ml-1)

LH (ng.ml-1)

30

10

15

5

Chez le garçon C1

1

Résultats obtenus

2 Heures

1

GnRH (pg.ml-1)

2 Heures

LH (ng.ml-1)

30

10

15

5

Chez le garçon C2

1

2 Heures

1

2 Heures

a- Exploitez les résultats des tests réalisés afin de discuter la validité des trois hypothèses proposées pour les garçons C1 et C2. b- Pour préciser la cause à l’origine des troubles observés chez les garçons C 1 et C2, on réalise deux tests complémentaires. Les résultats obtenus sont consignés dans le tableau suivant. Test complémentaire réalisé chez le garçon C1 Test réalisé

injections quotidiennes de l’hormone LH suivie du dosage de testostérone

Résultat obtenu

Correction des troubles de sécrétion de la testostérone

Test complémentaire réalisé chez le garçon C 2 Culture des cellules interstitielles prélevées par biopsie en présence de Test réalisé l’hormone LH radioactive Absence de la radioactivité au niveau Résultat des cellules interstitielles obtenu

En vous basant sur vos réponses précédentes (2-b et 3-a) et des données fournies par les tests complémentaires déterminez pour chaque garçon la cause qui est à l’origine des troubles observés. 4) À partir de l’analyse comparée des résultats du dosage de GnRH chez le garçon normal (test 1) et chez le garçon C1 (test 3) et des donnés du document 1b, expliquez les résultats du dosage de GnRH chez le garçon C1.

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CORRIGÉ 1) a-la GnRH est sécrétée par l’hypothalamus (neurones hypothalamiques) -la LH est sécrétée par l’hypophyse antérieure. -la testostérone est sécrétée par les testicules bAnalyse

des résultats

Déduction

-La sécrétion de trois ᴥ La sécrétion de GnRH montre des variations sous forme des hormones est pulsatile. -1 pics (pulses) dont la concentration atteint 20 pg.ml avec une fréquence de 1 pulse / h - Il y a une relation de causalité entre les trois ᴥ La sécrétion de LH montre des variations sous forme des pics secrétions : les pulses de (pulses) dont la concentration atteint 6 ng.ml-1 avec une fréquence GnRH entrainent celles de de 1 pulse / h LH qui entrainent celles de testostérone → ce qui ᴥ La sécrétion de testostérone montre des variations sous forme prouve que l’hypothalamus des pics (pulses) dont la concentration atteint 10 ng.ml-1 avec une commande l’hypophyse fréquence de 1 pulse / h qui commande les ᴥ Les pulses de GnRH précèdent celles de LH qui précèdent celle testicules de testostérone ᴥ Les pulses de GnRH et celles de LH et de testostérone sont de même fréquence Hypothalamus

c-

+

GnRH

RC -

Hypophyse

+

LH

Tissu interstitiel

Testostérone

2) a-Avant l’âge de 11 ans : le taux plasmatique de la testostérone chez le garçon pubère normal ainsi que les garçons C1 et C2 est négligeable.

Analyse comparative

-A partir de l’âge de 11 ans :  chez le garçon normal il y a augmentation du taux plasmatique de testostérone accompagnée de développement des caractères sexuels primaires et l’apparition des caractères sexuels secondaires  chez les garçons C1 et C2 le taux plasmatique de la testostérone demeure très faible, les caractères sexuels primaires ne se développent pas et les caractères sexuels secondaires n’apparaissent pas.

Déterminisme des Chez le garçon pubère l’apparition et le maintien des caractères sexuels masculins caractères est déterminée par la testostérone sexuels masculins

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b-Hypothèse1: anomalie au niveau de l’hypothalamus -Hypothèse2: anomalie au niveau de l’hypophyse -Hypothèse3: anomalie au niveau des testicules 3) a-

Garçon C1

Garçon C2

Exploitation des résultats -hypersécrétion de GnRH : fréquence des pulses plus élevée (3 pulse par heure) et de concentration plus importante entre 15 et 30 pg/ml, donc son hypothalamus est fonctionnel. -taux nul de LH, donc son hypophyse est non fonctionnelle hypersécrétion de GnRH et de LH, donc le complexe hypothalamo-hypophysaire est fonctionnel

Validité des hypothèses proposées -hypothèse 1 est non validée -hypothèse 2 est validée -l’hypothèse 3 n’est pas encore vérifiée - les hypothèses 1 et 2 sont non validées -l’hypothèse 3 n’est pas encore vérifiée

bGarçon C1

La reprise de la sécrétion de testostérone suite à l’injection quotidienne de l’hormone LH prouve que le tissu interstitiel est fonctionnel (hypothèse 3 est non validée) et par conséquence les troubles observés résultent d’un dysfonctionnement de l’hypophyse.

Garçon C2

L’absence de la radioactivité au niveau des cellules interstitielles suite à l’injection de l’hormone LH radioactive prouve l’absence des récepteurs spécifiques de LH au niveau des cellules interstitielles, donc les troubles observés résultent des anomalies au niveau des testicules (validité de l’hypothèse 3)

4) -Chez le garçon C1 la sécrétion de GnRH (3 pulses/h et d’amplitude 30 pg/l) est supérieure à celle chez le garçon normal (1 pulses/h et d’amplitude 20 pg/l) → L’hypersécrétion de la GnRH chez le garçon C1 s’explique par la levée du rétrocontrôle négatif (inhibition) exercée par la testostérone sur l’hypothalamus, vu que le taux de testostérone chez ce dernier est presque nul (doc 1b)

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CHAPITRE 2 : REPRODUCTION FÉMININE

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ÉTUDE DES STRUCTURES OVARIENNES ET DE L’OVOGENÈSE

S'

INTERROGER

La puberté, chez la fille, commence vers l’âge de 11-12 ans et se manifeste par des modifications organiques et un comportement psychique féminin. Ces manifestations constituent les caractères sexuels secondaires, parmi lesquels on peut citer : • l’apparition de la pilosité pubienne puis axillaire • le développement des seins • l’élargissement des hanches • l’apparition des premières règles (écoulement de sang) Quelle est l’organisation de l’appareil génital de la femme ? Quelle est la structure de l’ovaire ? Comment se fait la formation des gamètes femelles ?

I-Organisation de l’appareil génital chez la femme

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II- Etude de la structure de l’ovaire Etude d’une microphotographie d’une coupe transversale de l’ovaire ᴥ L’ovaire en coupe transversale montre la présence d’une zone corticale (Zone A) et d’une zone médulaire (Zone B)

Zone A

ᴥ La zone médulaire est formée d’un tissu conjonctif riche en vaisseaux sanguins

Zone B

ᴥ La zone corticale renferme des follicules et des corps jaunes

Etude de follicules ovariens Follicule primordial

Follicule primaire

3: Thèque externe 4: Thèque interne 5: Granulosa 6: Zone pellucide

1: Ovocyte I 2: Cellule folliculaire

L'ovocyte I s'entoure de quelques cellules somatiques aplaties, les cellules folliculaires.

Follicule tertiaire (cavitaire)

Follicule secondaire

Le follicule grossit et Les cellules folliculaires se multiplient par mitose et forment une couche continue autour de l'ovocyte

7: Cavité folliculaire

Follicule mûr (de Degrâaf)

8: Corona radiata 9: Antrum 10: Cumulus oophorus.

-Une couche se forme et -fusion des cavités folliculaires et entoure l'ovocyte I : c’est formation d'une seule cavité la zone pellucide folliculaire appelée l'antrum, - formation de plusieurs - Les cellules folliculaires remplie de liquide folliculaire. cavités folliculaires dans la prolifèrent pour former granulosa : remplies de liquide plusieurs couches de folliculaire. -L’ovocyte I entouré de la zone cellules, formant pellucide et de la corona radiata, la granulosa. -développement des thèques flotte dans l’antrum et reste -Les thèques commencent à rattaché à la granulosa par apparaître autour de la le cumulus oophorus. granulosa

L’évolution d’un follicule primordial en follicule mûr s’appele folliculogenèse (croissance folliculaire)

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Etude du corps jaune Thèque externe

corps jaune

Thèque interne

Cellules lutéales

Corps jaune en place dans l’ovaire en coupe longitudinale

Microphotographie du corps jaune

Schéma d’interprétation du corps jaune

Le corps jaune est constitué de deux thèques (externe et interne) et des cellules lutéales

III- Etude du gamète femelle 1) Structure et particularités cytologiques en relation avec sa fonction

B A

Ovaire le jour de l’ovulation

Microphotographie du gamète femelle

Schéma d’interprétation du gamète femelle

L'ovocyte II recueilli lors de l’ovulation est une cellule sphérique plus volumineuse que le spermatozoïde, puisque son diamètre est de 1/10 de mm environ (la plus grosse cellule du corps), et il est immobile. Il contient un matériel génétique excentrique bloqué en métaphase II. Son cytoplasme est riche en substances nutritives et contient des granules corticaux à proximité de la membrane cytoplasmique. L'ovocyte II est entouré d'une enveloppe protectrice ; la zone pellucide à laquelle restent attachées de nombreuses cellules folliculaires formant la corona radiata. Un globule polaire se trouve emprisonné entre cette zone pellucide et la membrane cytoplasmique de l'ovocyte II.

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a- Structure du gamète femelle 1. premier globule polaire 2. matériel nucléaire bloqué en Met II 3. Zone pellucide 4. Cytoplasme 5. Granules corticaux 6. Corona radiata A. Ovocyte II B. Globule polaire b- Etude des particularités cytologiques de l’ovocyte II en relation avec sa fonction particularités cytoplasmiques

►un cytoplasme volumineux, riche en substances de réserve nécessaires pour la division de la cellule-œuf. ►la présence des granules corticaux qui assurent la monospermie (pénétration d’un seul spermatozoïde dans le cytoplasme de l’ovocyte II).

particularités Noyau haploïde excentrique à n= 23 chromosomes dupliqués ; qui renferme le chromosomiques programme génétique maternel.

2) Comparaison de la structure du gamète femelle (ovocyte II) à celle du spermatozoïde Les éléments comparés forme Taille Mobilité Réserves cytoplasmiques Noyau

Spermatozoïde Allongée Petite

Ovocyte II Sphérique Grande

Mobile

Immobile

Pauvre en réserves

Riche en réserves Haploïde

IV- Etude de l’ovogenèse (fonction exocrine de l’ovaire) 1) Les étapes de l’ovogenèse

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a- Pendant la vie fœtale ᴥ Les ovogonies à 2 n chrs se multiplient par des mitoses limitées ᴥ Les ovogonies à 2 n chrs subissent un début d’accroissement et se transforment en ovocytes I. Ces derniers entrent en maturation par méiose mais se bloquent en prophase I ᴥ Chaque ovocyte I bloqué en prophase I s’entoure de quelques cellules folliculaires et constitue le follicule primordial; et la petite fille nait avec un stock des follicules primordiaux

b- De la puberté à la ménopause ᴥ Pour chaque cycle sexuel, à l’intérieur du follicule en croissance, l’ovocyte I bloqué en prophase I assure la poursuite de son accroissement grâce à une protéosynthèse intense, 24 à 36 h avant l’ovulation, dans le follicule mûr l’ovocyte I bloqué en prophase I se détache de la granulosa et achève sa division réductionnelle pour donner deux cellules inégales (étranglement cytoplasmique excentrique): ● une cellule de petite taille appelée premier globule polaire (GP1) à n chrs entiers. ● une cellule de grande taille appelée ovocyte II à n chrs entiers, qui amorce immédiatement la division équationnelle mais il se bloque en métaphase II ► Si l’ovocyte II expulsé dans la trompe n’est pas fécondé, il dégénère 24 h après l’ovulation. ►Si l’ovocyte II expulsé dans la trompe est fécondé, il achève la division équationnelle pour donner deux cellules inégales (étranglement cytoplasmique excentrique): ● une cellule de petite taille appelée deuxième globule polaire (GP2) à n chrs simples. ● une cellule de grande taille appelée ovule (ovotide) à n chrs simples.

2) Comparaison entre la spermatogenèse et l’ovogenèse

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EXERCICE D’ÉVALUATION On se propose d’étudier certains aspects de la gamétogenèse chez l’espèce humaine

1) Le document 1 représente respectivement le schéma d’une structure X où se déroule totalement la gamétogenèse chez le garçon et celui d’une structure Y où se déroule en partie la gamétogenèse chez la fille. 7 8 9 10 Cellule 1

Structure X

Structure Y

Document 1 a- Annotez le document 1 en indiquant le nom des éléments numérotés de 1 à 10. b- Identifiez les structures X et Y. c- Le garçon est-il pubère ou impubère ? Justifiez votre réponse. 2) Faites un schéma légendé du gamète émis par la structure Y du document 1 au moment de l’ovulation. 3) Le document 2 représente l’évolution de la quantité d’ADN dans le noyau d’une cellule germinale au cours de la gamétogenèse chez une fille. Quantité d’ADN en pg M2

M1 13

M3 6,5 3,25

A

B

C D

Période T1

Période T2

Temps

Période T3

Document 2 Sachant que juste après le moment M2 se déroule un évènement E1 et juste avant le moment M3 se déroule un évènement E2 : a- Nommez : - les périodes T1, T2 et T3. - les évènements E1 et E2. - les étapes A, B, C et D de la gamétogenèse chez la fille. b- Indiquez le stade de division de la cellule 1 figurant dans la structure Y représentée dans le document 1. c- Nommez les cellules germinales pour chacun des moments M1, M2 et M3 indiqués sur le graphe du document 2 et représentez l’anaphase de ces cellules (pour simplifier on prend 2n = 4) 4) Comparez l’étape D de la gamétogenèse chez le garçon et chez la fille.

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CORRIGÉ 1) a1-spermatogonie 2- spermatocyte I 3-spermatocyte II 4-spermatide 5- spermatozoïde 6- cellule de Sertoli 7- thèque externe 8- thèque interne 9- granulosa 10- antrum (cavité folliculaire) bStructure Nom X tube séminifère Y

follicule mûr

Justification présence des cellules germinales et des cellules de Sertoli présence d’une grande cavité folliculaire et des thèques ainsi que la présence de la granulosa

c- le tube séminifère du garçon renferme des spermatozoïdes, indice de déclenchement de la spermatogenèse ; donc le garçon est pubère 2)

Premier globule polaire Matériel nucléaire bloqué en Met II

Zone pellucide Cytoplasme Granules corticaux Corona radiata

Titre : schéma légendé d’un gamète femelle 3) aE1 : ovulation E2 : fécondation T1 : vie fœtale T2 : enfance T3 : puberté A- multiplication B- début d’accroissement et de maturation C- poursuite d’accroissement D- poursuite de maturation b- la cellule 1 est en prophase I

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cNoms des cellules

Moments M1

ovogonie

M2

Ovocyte I

M3

Ovocyte II

Schémas des cellules en anaphase Anaphase d’une mitose (dans chaque pôle de la cellule il y a un lot de 4 chrs à une chromatide chacun) Anaphase de la division réductionnelle (migration excentrique de deux lots de chromosomes + chaque lot renferme 2 chrs entiers) Anaphase de la division équationnelle (migration excentrique de deux lots de chromosomes + chaque lot renferme 2 chrs simples)

4) Phase de maturation Similitudes

Différences

Ovogenèse

Spermatogenèse -se fait par méiose -donne des cellules haploïdes Débute dés la puberté Se déroule totalement dans les testicules Achèvement inconditionné par la fécondation Méiose continue Etranglement cytoplasmique équatorial qui donne des cellules à taille égale

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Débute dés la vie fœtale Débute dans les ovaires et s’achève dans les trompes de Fallope Achèvement conditionné par la fécondation Méiose discontinue (blocage en prophase I et en métaphase II) Etranglement cytoplasmique excentrique qui donne des cellules à taille inégale

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ÉTUDE DES CYCLES SEXUELS CHEZ LA FEMME ET LE MÉCANISME DE RÉGULATION

S'

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De la puberté à la ménopause, Le caractère cyclique de l’activité génitale se manifestant, chez la femme, par un écoulement sanguin périodique ou menstruations. Donc dans les organes génitaux de la femme (ovaires-utérus) se déroulent des transformations périodiques appelées cycles sexuels dont la durée moyenne est de 28 j. - Quelles sont les modifications qui se déroulent dans l’ovaire au cours d’un cycle sexuel ? - Quelles sont les modifications qui se déroulent dans l’utérus au cours d’un cycle sexuel ? -Quels sont les mécanismes qui assurent la régulation du fonctionnement cyclique de l’appareil génital de la femme ?

I- Etude du cycle ovarien chez la femme Le document suivant récapitule les événements qui se produisent au cours d’un cycle ovarien de 28 j : Phase B : ……………..

Phase A : ………………………..

J1

J14

Phase C : …………………………..

J28

J21

7 8

3 2

S1 :………………… ………………….

S2:………………… ………………….

Phase A: phase folliculaire

S3 :………………… ………………….

Phase B: ovulation

S4 :………………… ………………….

S5 :………………… ………………….

Phase C: phase lutéale

S1: follicule cavitaire (tertiaire) S2: follicule mûr S3: follicule rompu S4: corps jaune développé S5: corps jaune dégénéré Professeur : Saïd Jameleddine

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Le cycle ovarien comprend trois phases :

1- La phase folliculaire (pré ovulatoire) de J1 à J13: Il y a évolution (croissance) de certains follicules cavitaires dont un seul devient follicule mûr (follicule dominant), les autres dégénèrent : c’est l’atrésie folliculaire

2- La phase ovulatoire (ovulation) le J14: Le follicule mûr fait saillie à la surface de l’ovaire et va se rompre (s’éclate) afin d’expulser le gamète femelle (ovocyte II bloqué en Met II) dans la trompe de Fallope et le follicule rompu reste dans l’ovaire

3- La phase lutéale = lutéinique (post ovulatoire) de J15 à J28: - Le follicule rompu se transforme en corps jaune: Ce follicule conserve les thèques (externe et interne), se ferme, les cellules granuleuses (de la granulosa) se développent, se chargent d’un pigment jaune (la lutéine) et deviennent des cellules lutéales (lutéiniques) - Le corps jaune atteint son maximum de développement le J21. - En absence de fécondation : le corps jaune régresse et perd son activité à la fin du cycle sexuel : c’est un corps jaune cyclique - En cas de fécondation, le corps jaune persiste et continu son activité : c’est un corps jaune gestatif

NB: -

La durée de la phase lutéale est constante de l’ordre de 14 jours La durée de la phase folliculaire est + ou – de 14 jours

II- Etude de l’histologie de l’utérus d’une femme Glande utérine

Utérus

Vaisseaux sanguin

Cavité

Couche basale

Utérus de la femme en place

Microphotographie de l’utérus de la femme en coupe transversale (CT)

Endomètre

Myomètre

Schéma de l’utérus de la femme en coupe longitudinale (C L)

ᴥ L'utérus est un organe creux suspendu à la région lombaire par le ligament large où se déroule la grossesse, il est composé de deux structures : le muscle utérin ( myomètre) et la muqueuse utérine (endomètre). ᴥ Chaque glande utérine est formée d’un tissu épithélial qui renferme des cellules sécrétrices du mucus et du glycogène détail

Glande utérine Cellules utérines sécrétrices Microphotographie des glandes utérines en CT

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III- Etude du cycle utérin (menstruel) chez la femme 1) Cycle de l’endomètre Le document suivant récapitule les transformations qui se produisent dans l’endomètre au cours d’un cycle utérin de 28 j : Phases Phase M1 du cycle

Phase M3

Phase M2

Epaisseur en mm

4

Epaisseur de l’endomètre

8

3

6

2

4

1

2

J14 14

J5

jours J28

J21

Aspet de l’endomètre (CT)

Cavité utérine

Absence de l’aspect d’une dentelle

Aspect des glandes utérines (CT)

Tubulaire

Phase M1: phase menstruelle

Phase M2: postmenstruelle

Présence de l’aspect d’une dentelle Sinueuse

Sinueuse

Phase M3: phase prémenstruelle

1: glande utérine tubulaire 2: vaisseau sanguin non spiralé 3: vaisseau sanguin spiralé 4: glande utérine sinueuse (tortueuse)

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a- Phase menstruelle (menstruations = règles): J1 à J5 La partie supérieure de la muqueuse se nécrose, se fragmente et tombe entrainant des saignements avec la persistance de la couche basale de l’endomètre b- Phase post menstruelle : J5 à J14 •accroissement de l’épaisseur de la muqueuse utérine (régénération de l’endomètre) • prolifération des vaisseaux sanguins non spiralés • développement des glandes utérines tubulaires (en tubes) c- Phase pré menstruelle : J14à J28 • poursuite de la prolifération de l’endomètre qui atteint une taille maximale le J21. • les glandes utérines deviennent plus longues, sinueuses (tortueuses) et sécrétrices du mucus et du glycogène; d’où l’aspect de la dentelle utérine • les vaisseaux sanguins deviennent spiralés. Rôle des modifications anatomiques de l’endomètre dans la fonction reproductrice : Toutes ces modifications (l’épaississement de la muqueuse, le développement de la vascularisation et les secrétions des glandes) préparent les conditions favorables a la réception de l'embryon, a son implantation dans la muqueuse et a son développement au cours de la grossesse

N.B : ᴥ Au cours d’un cycle sexuel sans fécondation : la partie supérieure de l’endomètre meurt par arrêt de la circulation sanguine et, en tombant, les vaisseaux sanguins s’ouvrent laissant sortir le sang qui s’écoule par le vagin : c’est la menstruation avec laquelle un nouveau cycle recommence. M

M : menstruations

M

jours

ᴥ Au cours d’un cycle sexuel avec fécondation : l’endomètre demeure bien développé pour assurer la grossesse, avec un blocage du cycle utérin et absence des menstruations durant la grossesse

M : menstruations

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Endomètre développé

M

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2) Cycle du myomètre Le myomètre est composé de tissu musculaire lisse riche en éléments vasculaires. Le document suivant représente l’évolution de l’épaisseur du myomètre ainsi que des enregistrements de son activité mécanique au cours cycle utérin (menstruel) Phase du cycle utérin Epaisseur

Phase menstruelle 15 mm

Phase postmenstruelle 15 mm

Phase prémenstruelle 15 mm

Contraction activité mécanique

Phases du cycle utérin Analyse comparative

Epaisseur du myomètre Activité du myomètre

rôle des modifications dans la fonction reproductrice

menstruelle et postmenstruelle prémenstruelle demeure constant le long du cycle de l’ordre de 15 mm contraction rythmique Les contractions myomètre permettent d'expulser le sang des règles.

pas de contraction (silence) Le silence utérin favorise l'implantation de l’embryon en cas de fécondation

3) Cycle de la glaire cervicale (mucus sécrété par le col de l’utérus) Le document suivant montre l’évolution de certaines caractéristiques (aspect, volume, filaments et diamètre des mailles) de la glaire cervicale au cours des différentes phases d’un cycle sexuel de 28 j. Phases du cycle

folliculaire et lutéale

ovulatoire

0,2 ml

0,9 ml

Aspect

Importance de sécrétion (volume)

étude microscopique des filaments protéiques et des mailles

Diamètre des mailles

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filament

0,5 μm → 1 μm

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8 μm → 12 μm

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Phases du cycle sexuel Analyse comparative

Aspect de glaire Importance de sécrétion Maillage

rôle des modifications dans la fonction reproductrice

folliculaire et lutéale visqueuse (pâteuse)

ovulatoire filante

Sécrétion faible

Sécrétion abondante

Les mailles sont de faible diamètre → maillage serré

Les mailles sont de grand diamètre → maillage lâche Le maillage lâche facilite le passage des spermatozoïdes travers le col de l’utérus → glaire cervicale perméable au spermatozoïde : condition nécessaire pour la fécondation

Le maillage serré empêche le passage des spermatozoïdes travers le col de l’utérus → glaire cervicale imperméable au spermatozoïde

NB : cycle de la température corporelle La température corporelle de la femme évolue tout au long du cycle sexuel :  durant la phase folliculaire, elle est inferieure à 37°C  à partir du jour de l’ovulation, elle remonte, au –dessus de 37°C et se maintient à ce niveau durant la phase lutéale

IV- Mécanisme de la régulation hormonale des cycles sexuels chez la femme

A- Relation fonctionnelle entre l’ovaire et l’utérus 1) Observations et données cliniques ᴥ Le cycle ovarien et celui utérin sont synchronisés ᴥ Le syndrome de Stein-Leventhal est une maladie encore mal connue, caractérisée par des ovaires polykystiques et une raréfaction des règles (spanioménorrhée)

2) Proposition des hypothèses ᴥ Hypothèse 1 : l’utérus contrôle les ovaires ᴥ Hypothèse 2 : les ovaires contrôlent l’utérus 3) Vérification des hypothèses proposées Pour vérifier les hypothèses émises, on réalise sur des rattes normales et pubères, la série d’expériences suivantes :

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Analyse des résultats Expérience 1

Expérience 2 Expérience 3

Déduction

L’ablation de l’utérus reste sans effet sur Hypothèse 1 non validée l’activité ovarienne L’ovariectomie entraine l’arrêt du cycle utérin accompagné de l’atrophie de l’utérus L’injection des extraits ovariens à la ratte entraine le développement de l’endomètre

ᴥHypothèse 2 validée ᴥLes ovaires commande l’utérus par la voie sanguine grâce à la sécrétion des hormones sexuelle femelles : les œstrogènes (œstradiol) et la progestérone

4) Etude des hormones ovariennes chez la femme

a- Profil de sécrétion des hormones ovariennes Le document suivant indique l’évolution du taux plasmatique des hormones ovariennes (œstrogènes et progestérone) durant deux cycles sexuels successifs

Cycle sexuel 1

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Cycle sexuel

2

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Analyse de profil de sécrétion ᴥ le profil de sécrétion des hormones ovariennes du cycle sexuel 1 est analogue à celui du cycle sexuel 2 ᴥ pour chaque cycle sexuel : - Taux plasmatique variable durant le cycle sexuel. - L’œstradiol est sécrété le long du cycle sexuel avec deux pics de sécrétion: un pic important de l’ordre de 25 ng/100ml pendant la phase folliculaire vers le J13, et un pic moins important de l’ordre de 12 ng/100ml pendant la phase lutéale vers le J21. - La progestérone est sécrétée uniquement durant la phase lutéale avec un seul pic de sécrétion de l’ordre de 1400 ng/100ml le J21. - Chute du taux plasmatique des deux hormones à la fin du cycle sexuel

Déduction - la sécrétion des hormones ovariennes chez la femme est cyclique

- la sécrétion des œstrogènes précède celle de progestérone

b- Origine des hormones ovariennes (structures sécrétrices) Le document suivant montre l’évolution en parallèle, des structures et des taux des hormones ovariennes, au cours d’un cycle sexuel de 28 jours.

Relation entre structures et hormones ovariennes

Structure sécrétrice de l’hormone

ᴥ durant la phase folliculaire la croissance des follicules est accompagnée par l’augmentation du taux plasmatique d’œstradiol ᴥ durant la phase lutéale la croissance du corps jaune est accompagnée par l’augmentation du taux plasmatique des hormones ovariennes pour atteindre un maximum le J 21 ; puis la régression du corps jaune est accompagnée par la chute du taux plasmatique des hormones ovariennes

►pendant la phase folliculaire l’œstradiol est sécrété par les follicules (thèque interne et granulosa) ►pendant la phase lutéale les hormones ovariennes sont sécrétées par le corps jaune (l’œstradiol par la thèque interne et la progestérone par les cellules lutéales)

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c- Les effets physiologiques des hormones ovariennes sur l’utérus Le document suivant traduit l’évolution en parallèle, des taux des hormones ovariennes et de l’aspect de l’utérus, au cours d’un cycle sexuel de 28 jours.

Les effets physiologiques des hormones ovariennes sur l’endomètre : ᴥ Pendant la phase postmenstruelle : L’augmentation du taux de l’œstradiol entraine la prolifération de la muqueuse utérine, sa vascularisation et la formation des glandes utérines tubulaires. ᴥ Pendant la phase prémenstruelle : Sous l’action combinée des deux hormones ovariennes (l’œstradiol et la progestérone), le développement de la muqueuse s’accentue ; les glandes utérines deviennent sinueuses (aspect de la dentelle utérine) et sécrétrices du mucus et du glycogène ; les vaisseaux sanguins sont spiralés Déterminisme de la menstruation : La chute du taux plasmatique des hormones ovariennes a la fin du cycle, suite a la régression du corps jaune, provoque la mort et le détachement de la partie supérieure de l’endomètre, ce qui entraine la menstruation au début du cycle suivant.

NB : -

l’œstradiol provoque l’apparition des caractères sexuels secondaires chez la fille à la puberté. l’œstradiol prépare l’endomètre à l’action de la progestérone en stimulant la synthèse des récepteurs spécifiques de la progestérone au niveau des cellules de l’endomètre La progestérone à un effet thermogène, elle est à l’origine de la montée de la température corporelle au cours de la phase lutéale L’œstradiol stimule la contraction du myomètre alors que la progestérone assure le silence utérin (inhibe la contraction)

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B- Relation fonctionnelle entre l’hypophyse et les ovaires 1) Observation clinique Chez la femme des tumeurs bénignes au niveau de l’hypophyse entrainent un déficit de sécrétion des hormones hypophysaires (FSH et LH) accompagné des troubles sexuels (arrêt des cycles ovarien)

2) Proposition de l’hypothèse L’hypophyse contrôle les ovaires 3) Vérification de l’hypothèse proposée Pour vérifier l’hypothèse proposée, on réalise les expériences suivantes

Analyse des résultats Expérience 1 Expérience 2

L’hypophysectomie entraine l’arrêt du cycle ovarien accompagné de l’atrophie des ovaires L’injection des extraits hypophysaires à la ratte hypophysectomisée entraine le développement des ovaires

Déduction L’hypophyse commande l’ovaire par la voie sanguine grâce à la sécrétion des gonadostimulines : FSH et LH → Hypothèse validée

4) Etude des hormones hypophysaires chez la femme

a- Profil de sécrétion des hormones hypophysaires Le document suivant indique l’évolution du taux plasmatique des hormones hypophysaires (FSH et LH) durant deux cycles sexuels successifs Taux des hormones hypophysaires

Cycle sexuel

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1

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Cycle sexuel 2

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Analyse de profil de sécrétion ᴥ le profil de sécrétion des hormones hypophysaires du cycle sexuel 1 est analogue à celui du cycle sexuel 2 ᴥ pour chaque cycle sexuel : ⇫ étude de la FSH (Follicl Stimulating Hormon) : -Taux plasmatique variable durant le cycle sexuel. - Augmentation puis diminution du taux plasmatique pendant la phase folliculaire - pic de sécrétion le J14 12 h avant l’ovulation - taux plasmatique faible durant la phase lutéale avec une légère augmentation à la fin du cycle

Déduction - la sécrétion des hormones hypophysaires chez la femme est cyclique

- les pics des gonadostimulines sont synchronisés

⇫ étude de la LH (Luteinizing Hormon) : Taux plasmatique faible durant tout le cycle sexuel avec un seul pic important le J14 (12 h avant l’ovulation).

b- Les effets physiologiques des hormones hypophysaires sur les ovaires Le document suivant illustre la variation simultanée du taux plasmatique des hormones hypophysaires et des hormones ovariennes ainsi que l’évolution des structures ovariennes au cours d’un cycle normal.

Cycle des hormones hypophysaire

Cycle ovarien

Cycle des hormones ovariennes

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Relation entre l’évolution du taux des Les effets physiologiques des hormones gonadostimulines, des hormones ovariennes et hypophysaires sur les ovaires des structures ovariennes au cours du cycle sexuel L’augmentation du taux de FSH est accompagnée de l’évolution L’hormone FSH stimule la croissance Phase du follicule cavitaire en follicule folliculaire (folliculogenèse) ainsi que la folliculaire mûr ainsi que l’augmentation du sécrétion d’oestradiol par les follicules en taux d’oestradiol sécrété par ces évolution follicules en évolution les pics des gonadostimulines Phase (FSH et LH) synchronisés Le pic important de LH (surtout) associé à celui de FSH déclenchent l’ovulation ovulatoire précèdent l’ovulation de 12 h L’évolution du taux de LH est accompagnée de l’évolution du L’hormone LH stimule la transformation du follicule rompu en corps jaune follicule rompu en corps jaune ainsi que la Phase lutéale ainsi que la variation du taux sécrétion des hormones ovariennes des hormones ovariennes (oestradiol et progestérone) par le corps sécrétées par ce corps jaune jaune en évolution en évolution

NB : -

-

La chute du taux plasmatique de la FSH à la fin de la phase folliculaire accélère l’atrésie folliculaire (dégénérescence des follicules). L’augmentation du taux plasmatique de la FSH à la fin du cycle sexuel assure le recrutement folliculaire pour les cycles sexuels suivants.

C- Relation fonctionnelle entre l’hypothalamus et l’hypophyse Des dosages du taux plasmatique de la gonadolibérine GnRH (neurohormone hypothalamique) et des hormones hypophysaires (FSH et LH) chez la femme au cours d’un cycle normal de 28 j ont permis de tracer les courbes suivantes :

1

2

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3

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Exploitation des résultats Mode de sécrétion des hormones

les graphes 1 , 2 et 3 montrent des variations sous forme des pics (pulses) dont l’amplitude et la fréquence varie selon la phase du cycle sexuel -

Relation fonctionnelle entre l’hypothalamus et l’hypophyse

Déduction

-

-

Taux variable de GnRH avec la présence d’un pic le j12 Taux variable des gonadostimulines FSH et LH avec la présence d’un pic le j13 Le pic de GnRH précède celui des gonadostimulines → relation de causalité : le pic de GnRH entraine celui des gonadostimulines

La sécrétion des hormones est pulsatile

L’hypothalamus contrôle l’hypophyse

D- Rétrocontrôle ovarien sur le complexe hypothalamo-hypophysaire 1) Données cliniques Le document suivant montre chez deux femmes, l’une normale et l’autre ménopausée, l’écographie des ovaires et le taux plasmatique moyen des hormones hypophysaires (FSH et LH) Femme Ecographie des ovaires Taux des gonadostimulines

Taux moyen de FSH mUI.ml-1

Taux moyen de LH mUI.ml-1

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Normale

Ménopausée OVAIRE

OVAIRE

Follicules

17

170

35

140

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Exploitation des résultats

Hypothèse proposée

Chez la femme ménopausée on note : En absence des ovaires il y a -absence des follicules dans les ovaires → atrésie hypersécrétion des gonadostimulines folliculaire totale → ovaire non fonctionnel → les ovaires exercent un -les taux de LH et de FSH sont considérablement augmentés (10 fois pour FSH et 4 fois pour LH).

rétrocontrôle négatif sur le complexe hypothalamo-hypophysaire

2) Vérification de l’hypothèse proposée Le document ci-dessous présente la variation du taux plasmatique de l’hormone LH chez une guenon (femelle du singe ayant un cycle sexuel comparable à celui de la femme) normale et une guenon suite à l’ablation des ovaires (ovariectomie bilatérale).

Guenon ovariectomisée

Guenon normale

Etat de la guenon

Normale

Analyse comparative du taux de LH

Déduction

Taux faible durant tout le cycle sexuel de l’ordre de 5 ng/ml sauf un pic de sécrétion le jour de l’ovulation qui atteint 35 ng/ml

ovariectomisée Taux élevé et presque constant de l’ordre de 20 ng/ml avec l’absence d’un pic de sécrétion

Les ovaires exercent un rétrocontrôle négatif sur le complexe hypothalamo-hypophysaire

3) Les modalités d’action des hormones ovariennes sur le complexe hypothalamo-hypophysaire Afin de déterminer les modalités d’action des hormones ovariennes (oestradiol et progestérone) sur le complexe hypothalamo-hypophysaire, on réalise les expériences suivantes sur des guenons femelles adultes

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A

Expériences réalisées

Résultats obtenus

Expérience 1 : Chez une guenon (femelle du singe) ovariectomisée, des injections d'oestradiol sont réalisées suivant le protocole suivant : ⇫ depuis le temps t0 et jusqu'au le temps t1, perfusion continue d’une faible dose d'oestradiol qui maintient le taux plasmatique à une valeur de l'ordre de 60 pg.ml–1 ⇫ au temps t1, injection d'une forte dose d’oestradiol qui dépasse 300 pg.ml–1 Expérience 2 : Injection de progestérone à une guenon pubère normale.

Expérience

1

2

Chute de la production de FSH et de LH quelles que soient les doses de progestérone administrées.

Analyse

Déduction

La perfusion continue de la guenon La faible dose d’œstradiol inhibe ovariectomisée par la faible dose d’œstradiol (freine) la sécrétion de LH: c’est un entraine la chute du taux de LH qui passe de rétrocontrôle négatif 25 ng/ml à 2 ng/ml L’injection d’une forte dose d’œstradiol à une guenon ovariectomisée entraine une augmentation (pic) du taux de LH qui atteint 32 ng/ml

La forte dose d’œstradiol stimule la sécrétion de LH: c’est un rétrocontrôle positif

L’injection de la progestérone à une guenon ovariectomisée entraine une chute du taux de LH et de FSH

La progestérone (faible et forte dose) inhibe (freine) la sécrétion de LH: c’est un rétrocontrôle négatif

4) Le déterminisme hormonal de l’ovulation

La forte dose d’œstradiol sécrétée par le follicule mûr le J13 exerce un rétrocontrôle

positif

sur

l’axe

hypothalamo-hypophysaire, ce qui entraine l’augmentation des pulses de GnRH qui est à l’origine d’un pic des gonadostimulines (FSH et LH) nécessaire

pour

déclencher

l’ovulation le J14.

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Faible dose

Forte dose

5) Les moments et les types des rétrocontrôles ovariens exercés sur le complexe hypothalamohypophysaire

Follicule cavitaire

mûr

NB :

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E- Schéma fonctionnel de la régulation hormonale du cycle sexuel chez la femme

ᴥ Au premier jour du cycle, la fréquence des pulses de GnRH augmente d’où l'hypothalamus stimule la sécrétion de FSH par l'hypophyse antérieure. La FSH stimulent la croissance folliculaire. Les cellules de la granulosa et celles de la thèque interne synthétisent les œstrogènes qui sont libérés dans la circulation sanguine.

ᴥAu delà d'un certain seuil de concentration (forte dose), les œstrogènes ont une action activatrice (rétrocontrôle positif) sur le complexe hypothalamo-hypophysaire à l’origine d’une augmentation de la fréquence des pulses de GnRH → pic de LH associé à celui de FSH qui déclenche l’ovulation ᴥ La LH favorise également la transformation du follicule rompu en corps jaune qui sécrète les hormones ovariennes (progestérone et œstrogènes). Ces deux hormones exercent une puissante action inhibitrice (rétrocontrôle négatif) sur le CHH ᴥ la régression du corps jaune à la fin du cycle sexuel entraine la chute du taux plasmatique des hormones ovariennes → la levée du RC - exercé par les ovaires sur le CHH → l’augmentation de la sécrétion de la FSH à la fin du cycle → un nouveau cycle commence.

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F- Synchronisation des cycles sexuels chez la femme

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ÉVALUATION SUJET

1 Restitution organisée des connaissances QCM : Pour chacun des items suivants (de 1 à 8), il peut y avoir une ou deux réponse(s) exacte(s). Sur votre copie, reportez le numéro de chaque item et indiquez dans chaque cas la ou les lettre(s) correspondante(s) à la ou les réponse(s) exacte(s). NB : Toute réponse fausse annule la note attribuée à l’item. 1) La phase de maturation de l’ovogenèse chez la femme est caractérisée par : a- un achèvement conditionné par la fécondation. b- un déroulement entier dans les follicules en croissance. c- un étranglement cytoplasmique équatorial. d- une méiose continue. 2) Au cours de la phase pré ovulatoire il y a: a- sécrétion des œstrogènes par la thèque interne du corps jaune. b- évolution des follicules cavitaires dont un seul devient un follicule mûr. c- évolution des cellules granuleuses en cellules lutéales. d- un rétrocontrôle toujours négatif exercé sur la sécrétion de LH. 3) L’injection quotidienne de l’hormone FSH à une guenon (femelle de singe) pubère hypophysectomisée : a- corrige les troubles de l’hypophysectomie. b- favorise la sécrétion de progestérone. c- favorise la croissance folliculaire. d- accélère l’atrésie folliculaire. 4) Parmi le (ou les) point(s) commun(s) entre la régulation de la fonction reproductrice masculine et féminine, on cite : a- les deux fonctions font intervenir la gonadolibérine GnRH. b- les deux fonctions font intervenir le rétrocontrôle négatif. c- les deux fonctions font intervenir le rétrocontrôle positif. d- la sécrétion des hormones sexuelles est cyclique 5) L’oestradiol est une hormone ovarienne qui: a- présente un taux variable durant le cycle sexuel. b- exerce toujours un rétrocontrôle négatif sur la sécrétion de LH. c- assure le silence utérin. d- stimule la synthèse des récepteurs de progestérone au niveau des cellules utérines 6) La progestérone : a- est sécrétée par les follicules. b- est sécrétée par le corps jaune. c- assure la contraction rythmique du myomètre. d- exerce un rétrocontrôle positif sur l’hypothalamus. 7) Les neurones hypothalamiques : a- sont des cellules endocrines. b- sont des cellules exocrines. c- possèdent des récepteurs spécifiques de l’oestradiol. d- sont des cellules cibles de l’inhibine. Professeur : Saïd Jameleddine

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8) L’augmentation du taux plasmatique de l’hormone FSH à la fin du cycle sexuel normal d’une femme: a- entraine une atrésie des follicules ovariens. b- entraine une régression du corps jaune. c- résulte de la levée du rétrocontrôle négatif exercé par les ovaires sur l’axe hypothalamo-hypophysaire. d- résulte d’un rétrocontrôle positif exercé par les ovaires sur l’axe hypothalamo-hypophysaire.

QROC : Chez les femmes, à partir de la puberté et en absence de fécondation, les activités ovariennes et utérines sont cycliques et synchronisées. 1) Décrivez à l’aide des schémas annotés le déroulement et la synchronisation du cycle ovarien et du cycle de la muqueuse utérine (endomètre) de 28 jours. 2) Expliquez le mécanisme qui assure cette synchronisation. 3) Indiquez l’importance de cette synchronisation lors d’un cycle sexuel avec fécondation.

Mobilisation organisée des connaissances Afin de comprendre certains aspects de la reproduction féminine, on réalise deux séries d’expériences.

1) Première série d’expérience : Les documents 1-a et 1-b représentent respectivement les variations du taux plasmatique de l’œstradiol et de l’épaisseur de la muqueuse utérine (endomètre) chez deux guenons pubères G 1 et G2, dont G1 est normale et G2 est hypophysectomisé dès le premier jour du cycle sexuel.

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A partir de l’analyse du document 1-a dégagez les deux caractéristiques de l’activité ovarienne et utérine de la guenon G1. 2) A partir de l’analyse comparée des documents 1-a et 1-b proposez trois hypothèses possibles concernant la relation fonctionnelle entre l’hypophyse, l’ovaire et l’utérus.

3) Deuxième série d’expérience : Expérience1 : Chez une guenon normale ayant subit l’ablation de l’utérus, l’évolution du taux plasmatique de l’œstradiol est identique à celle de guenon G1 (voir document 3-a). Expérience 2 : Chez la guenon G2, on injecte des hormones hypophysaires rendues radioactives puis on réalise une autoradiographie (technique de localisation de molécules à l’échelle des cellules) des ovaires et de l’utérus. La présence de l'hormone, fixée sur ses récepteurs, est révélée par des points noirs à l’échelle cellulaire. Les résultats obtenus sont consignés dans le tableau suivant : Organes testés Présence des points noirs à l’échelle cellulaire

Ovaires Présence

Utérus Absence

Exploitez les résultats obtenus afin de tester la validité des hypothèses proposées. 4) D’après ce qui précède élaborez un schéma fonctionnel simplifié qui illustre les relations fonctionnelles entre l’hypothalamus, l’hypophyse, l’ovaire et l’utérus

SUJET

2 Restitution organisée des connaissances QCM : Pour chacun des items suivants (de 1 à 8), il peut y avoir une ou deux réponse(s) exacte(s). Sur votre copie, reportez le numéro de chaque item et indiquez dans chaque cas la ou les lettre(s) correspondante(s) à la ou les réponse(s) exacte(s). NB : Toute réponse fausse annule la note attribuée à l’item. 1) Les cellules utérines (de l’endomètre) à la fin de la phase menstruelle possèdent de récepteurs spécifiques de: a- l’œstradiol. b- la progestérone. c- la FSH. d- la LH. 2) La destruction sélective des cellules hypophysaires sécrétrices de la LH chez une femelle de macaque ème pubère (ayant un cycle sexuel comparable à celui de la femme) le 9 jour du cycle sexuel, entraine: a- l’inhibition de la croissance folliculaire. b- la destruction de la muqueuse utérine. c- le silence utérin du myomètre. d- le blocage de l’ovulation.

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3) Le(s) point(s) différent(s) de la régulation des fonctions reproductrices masculine et féminine est (sont): afait intervenir la gonadolibérine et les gonadostimulines. b- fait intervenir le rétrocontrôle négatif. cfait intervenir le rétrocontrôle positif. d- sécrétion pulsatile des hormones sexuelles. 4) L’hormone lutéinique (LH) stimule directement : a- la spermatogenèse. b- la folliculogenèse. c- la sécrétion de testostérone. d- la sécrétion de l’inhibine. 5) Pendant la phase prémenstruelle, la sécrétion du mucus et du glycogène est : a- stimulée par la progestérone. b- stimulée par l’œstradiol. c- assurée par l’endomètre d- assurée par le myomètre. ème 6) L’injection d’une forte dose de progestérone à une femme à partir du 12 jour du cycle sexuel : a- stimule l’activité du complexe hypothalamo-hypophysaire. b- inhibe l’activité du complexe hypothalamo-hypophysaire. c- stimule la reprise de la méiose dans l’ovocyte I figurant dans le follicule mûr. d- inhibe la reprise de la méiose dans l’ovocyte I figurant dans le follicule mûr. 7) Chez la femme, les points communs entre l’œstradiol et la progestérone sont: a- Les deux sont sécrétés d’une façon cyclique à partir de la puberté. b- Les deux provoquent l’apparition des caractères sexuels secondaires à la puberté. c- Les deux agissent par rétrocontrôle positif, sur le complexe hytopthalomo-hypophysaire. d- Les deux agissent par rétrocontrôle négatif, sur le complexe hypothalamo-hypophysaire. 8) L’émission du deuxième globule polaire prouve qu’il y a eu : a- une fécondation. b- une reprise de la méiose dans l’ovocyte I. c- une reprise de la méiose dans l’ovocyte II. d- une régression du corps jaune à la fin du cycle sexuel.

QROC : Chez les femmes, à partir de la puberté et en absence de fécondation, les activités ovariennes et utérines sont cycliques, synchronisées et sous le contrôle du complexe hypothalamo-hypophysaire. Le document suivant illustre d’une façon schématique le mode d’action d’une structure ovarienne S 1 sur une structure utérine S2.

Hormone H1

■

■

■

■

■

■

■

Structure S1 Vaisseau sanguin

■

■

■

■ ■ ■

Structure S2 Myomètre

1) Nommez la structure ovarienne S1 et la structure utérine S2. 2) Faites correspondre les structures S1 et S2 aux phases du cycle sexuel de la femme. 3) Identifiez l’hormone H1 et indiquez ses effets physiologiques sur la structure utérine S2. 4) Expliquez avec détail les transformations structurales et fonctionnelles affectant la structure ovarienne S1 au cours d’un cycle sexuel normal tout en précisant les déterminismes hormonaux de ces transformations.

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Mobilisation organisée des connaissances On se propose d’étudier le déterminisme hormonal du cycle utérin chez la femme normale en se basant sur des expériences réalisées chez les macaques (femelles du singe ayant un cycle sexuel comparable à celui de la femme). 1) Au cours de la phase lutéale d’un cycle sexuel normal d’une femme fertile, on note l’évolution la concentration plasmatique de la progestérone ainsi que l’état du corps jaune. Les résultats obtenus sont indiqués sur le document 1 suivant Aspect du corps jaune le 3 jour de la phase lutéale

ième

Aspect du corps jaune le 7 jour de la phase lutéale

Temps en jours

ième

Aspect du corps jaune le 13 jour de la phase lutéale

ième

Document 1 À partir de l’analyse des résultats obtenus et vos connaissances : a- Déterminez la durée de la phase lutéale. b- Précisez la structure sécrétrice de la progestérone. c- Proposez une hypothèse expliquant le déclenchement des règles (menstruations). 2) Pour tester la validité de l’hypothèse proposée, on note l’évolution de la concentration plasmatique de la ème progestérone lors d’un cycle sexuel au cours du quel on inhibe la sécrétion de progestérone à partir du 7 jour de la phase lutéale. Les résultats obtenus sont indiqués sur le document 2 suivant.

Temps en jour

Document 2 Montrez que les résultats obtenus plaident en faveur de l’hypothèse proposée.

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2) Au cours du cycle menstruel l’endomètre subit des modifications structurales et fonctionnelles qui sont sous le contrôle des hormones ovariennes (œstradiol et progestérone). Afin de dégager les rôles respectifs de l’œstradiol et de la progestérone dans ces modifications, on réalise les expériences suivantes. - Expérience 1 : A la fin de la phase menstruelle les macaques M1 et M2 subissent les traitements indiqués dans le tableau suivant. Présences de la radioactivité dans Activité mitotique des Macaques Nature des traitements le cytoplasme des cellules cellules utérines traités utérines (cellules de l’endomètre) (mitoses des cellules) M1 Injection de l’œstradiol radioactif Oui Oui M2 Injection de la progestérone Non Non radioactive - Expérience 2 : On fait la culture des cellules utérines prélevées de l’endomètre d’un macaque M3 à la fin de la phase menstruelle, dans des milieux dont la concentration en œstradiol est variable. Par des techniques appropriées on évalue la concentration des récepteurs de progestérone dans le cytoplasme des cellules utérines, les résultats obtenus sont indiqués dans le graphe A suivant.

Concentration des récepteurs de progestérone en UA

500 400

Graphe A

300 200

Concentration d’œstradiol dans le -1 milieu de culture en pg.ml

100 0 0

50 100

150 200

- Expérience 3 : On fait la culture des cellules épithéliales des glandes tubulaires prélevées de l’endomètre d’un macaque M4 à la fin de la phase postmenstruelle, dans des milieux dont la concentration en progestérone est variable. Par des techniques appropriées on évalue l’activité sécrétrice de ces cellules (taux du mucus et glycogène), les résultats obtenus sont indiqués dans le graphe B suivant.

.

Taux du mucus et de glycogène en µg.ml

50 40

-1

Graphe B

30 20

Concentration de progestérone dans -1 le milieu de culture en ng.ml

10 0 0

5

10

15

20

Exploitez ces résultats afin de déduire des effets physiologiques des hormones ovariennes sur l’endomètre.

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QCM QROC

SUJET N 1

Restitution organisée des connaissances QCM : 1 a

2 b

3 c

4 a-b

5 a-d

6 b

7 a-c

8 c

QROC : 1) le déroulement et la synchronisation des cycles ovarien et utérin Ovulation

Phase folliculaire

Phase lutéale

Corps jaune dégénéré Follicule mûr Follicule mûr rompu

Follicule cavitaire

Corps jaune développé Glande en tube sinueuse Vaisseau sanguin spiralé

Vaisseau sanguin non spiralé Glande en tube droit

J 21 M

Phase post menstruelle

Phase pré menstruelle

M : Menstruation

2) le mécanisme qui assure cette synchronisation. ►L’œstradiol sécrété par les follicules en croissance pendant la phase folliculaire du cycle ovarien détermine la phase post menstruelle, donc il est à l’origine de : - la prolifération de l’endomètre. - la formation de glandes en tubulaires. - la sensibilisation de l’endomètre à l’action de la progestérone. - la vascularisation non spiralée.

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►La progestérone sécrétée par le corps jaune en évolution pendant la phase lutéale du cycle ovarien détermine la phase prémenstruelle, donc elle est à l’origine de : ieme - la poursuite de la prolifération de l’endomètre qui atteint une taille maximale le 21 jour du cycle sexuel. - la formation de la dentelle utérine (les glandes utérines deviennent sinueuses et profondes). - la stimulation de la sécrétion du mucus et du glycogène par les glandes utérines sinueuses. - la spiralisation des vaisseaux sanguins. ►La chute du taux plasmatique des hormones ovariennes suite à la régression du corps jaune à la fin du cycle sexuel provoque la mort et le détachement de la partie supérieure de l’endomètre ce qui détermine la menstruation.

3) Importance de cette synchronisation dans la fonction de la reproduction humaine Cette synchronisation assure la formation de la dentelle utérine, condition favorable pour la nidation de l’embryon dans la muqueuse utérine

Mobilisation organisée des connaissances 1) Analyse

Déduction

ère

►1 période (de J1 à J28) : Le taux d’œstradiol est variable avec la présence de deux pics de sécrétion (un pic important le J13 de l’ordre de 320 pg/ml et un pic moins important de l’ordre de 160 pg/ml le J21). ème ►2 période (de J28 à J56) : Le profil de sécrétion d’œstradiol est analogue à celui de la première période

Profil de sécrétion d’œstradiol

ère

►1 période (de J1 à J28) : - de J1 à J5 : diminution de l’épaisseur de l’endomètre qui passe de 5 mm à 1mm.

l’activité ovarienne est utérine est cyclique

-à partir de J5 :L’épaisseur de l’endomètre augmente pour atteindre une taille maximale de l’ordre de 7 mm le J21 puis se stabilise jusqu’au J25

Epaisseur de l’endomètre

-de J25 à J28 : diminution de l’épaisseur de l’endomètre qui atteint 5mm. ème

►2 période (de J28 à J56) : L’évolution de l’épaisseur de l’endomètre est analogue à celle de la première période. Relation entre ‘activité ovarienne et l’activité utérine

-les deux cycles débutent le même jour. -les deux cycles ayant la même durée.

Le cycle ovarien et le cycle utérin sont synchronisés

2) Etats des guenons Comparaison

Hypothèses possibles

Normale -la sécrétion d’œstradiol est variable et cyclique → l’activité ovarienne est normale -l’évolution de l’épaisseur de l’endomètre est variable et cyclique → l’activité utérine est normale

hypophysectomisé -taux d’œstradiol nul→ arrêt de l’activité ovarienne -l’épaisseur de l’endomètre est minimal et constante (pas de variation cyclique) →arrêt de l’activité utérine

- Hypothèse 1 : l’hypophyse commande directement l’ovaire et l’utérus. - Hypothèse 2 : l’hypophyse commande indirectement l’utérus par les ovaires. - Hypothèse 3 : l’hypophyse commande indirectement l’ovaire par l’utérus

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3) Exploitation des résultats Exp1

Exp2

Malgré l’ablation de l’utérus la sécrétion d’œstradiol demeure variable et cyclique (activité ovarienne normale), donc l’utérus n’a pas d’effet sur l’ovaire L’injection des hormones hypophysaires radioactives à G 2 révèle : -la présence de radioactivité au niveau des ovaires → les ovaires possèdent des récepteurs des hormones hypophysaires → Les ovaires sont des organes cibles des hormones hypophysaires -l’absence de radioactivité au niveau de l’utérus → l’utérus ne possède pas des récepteurs des hormones hypophysaires → L’utérus n’est pas un organe cible des hormones hypophysaires

Validité des hypothèses l’hypothèse 3 est non validée

l’hypothèse 1 est non validée l’hypothèse 2 est validée.

4)

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QCM QROC

SUJET N 2

Restitution organisée des connaissances QCM : 1 a

2 c-d

3 c

4 c

5 a-c

6 b-d

7 a-d

8 a-c

QROC : 1) -S1: follicule cavitaire en évolution -S2: endomètre

2) - la structure S1 correspond à la phase folliculaire - la S2 correspond à la phase post menstruelle

3) ► l’hormone H1 est secrétée par le follicule cavitaire donc il s’agit de l’oestradiol. ► Les effets physiologiques de l’oestradiol sur l’endomètre - prolifération de l’endomètre - formation des glandes utérines tubulaires - vascularisation non spiralée - Préparation (sensibilisation) de l’endomètre à l’action de la progestérone

4) ●L’augmentation du taux plasmatique de l’hormone FSH au début de la phase folliculaire stimule la croissance de certains follicules cavitaires dont un seul atteint stade follicule mûr ainsi que la sécrétion d’œstradiol par les follicules en croissance. ●Le rétrocontrôle positif exercé par la forte dose d’œstradiol sécrété par le follicule mûr le J 13 sur l’axe hypothalamohypophysaire ; entraine l’augmentation de la fréquence des pulses de GnRH ; à l’origine d’un pic important de LH associé à un pic de FSH, qui entraine l’éclatement du follicule mûr et l’expulsion du gamète femelle le J 14 : c’est l’ovulation ● Au début de la phase lutéale, l’hormone LH stimule la transformation du follicule mûr rompu en corps jaune. Ce follicule conserve les thèques (externe et interne), se ferme, les cellules granuleuses se développent, se chargent d’un pigment jaune (la lutéine) et deviennent des cellules lutéales. ●Sous l’effet de LH le corps jaune sécrète l’œstradiol et la progestérone. Ces hormones exercent un RC- sur le CHH → baisse de la sécrétion des gonadostimulines à l’origine de la régression du corps jaune à la fin du cycle sexuel

Mobilisation organisée des connaissances 1) a- Durée de la phase lutéale La phase lutéale est située entre le jour de l’ovulation et le premier jour des règles du cycle suivant donc sa durée est : 16 jours – 2 jours = 14 jours.

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b- Structure sécrétrice de progestérone Analyse ●Au début de la phase lutéale on note une augmentation progressive de la concentration plasmatique de la -1 progestérone qui atteint une valeur maximale (5,5 ng.l ) ième le 7 jour de la phase lutéale, en parallèle la taille du ième corps jaune augmente et devient maximale le 7 jour de la phase lutéale ième ●A partir du7 jour la phase lutéale on note une diminution progressive de la concentration plasmatique -1 ième de la progestérone qui atteint 0,5 ng.l le 14 jour de la phase lutéale, en parallèle il ya régression du corps jaune

Déduction La corrélation entre l’évolution de la taille du corps jaune et la concentration plasmatique de la progestérone durant la phase lutéale prouve que la progestérone est sécrétée par le corps jaune

c- hypothèse expliquant le déclenchement des règles (menstruations). Analyse

Hypothèse

La chute de la concentration plasmatique de la progestérone à la fin de la phase lutéale est ième suivie de l’apparition des règles le16 jour

l’apparition des règles semble être provoquée par une chute de la concentration plasmatique de la progestérone.

2) L’inhibition des mécanismes assurant la sécrétion de la progestérone à partir du 7 ème jour de la phase lutéale est -1

suivie 24 heures plus tard de la chute de la concentration plasmatique de cette hormone qui passe de 4,5 ng.l à -1 ème 0 ng.l et, 3 jours après (le 11 jour) de l’apparition des règles. Donc l’arrêt de la sécrétion de la progestérone a entrainé une apparition anticipée des règles, d’où cela confirme l’hypothèse proposée.

3)

Exp 1

Exp 2

Exp 3

Exploitation des résultats -l’apparition de la radioactivité dans le cytoplasme des cellules utérine du macaque M1 suite à l’injection de l’œstradiol prouve que les cellules utérines à la fin de la phase menstruelle possèdent des récepteurs spécifiques d’œstradiol. -l’absence de la radioactivité dans le cytoplasme des cellules utérine du macaque M2 suite à l’injection de progestérone prouve que les cellules utérines à la fin de la phase menstruelle ne possèdent pas des récepteurs spécifiques de progestérone. -l’activité mitotique des cellules utérines du macaque M1 suite à l’injection de l’œstradiol prouve qu’il y a prolifération de l’endomètre -en absence d’œstradiol dans le milieu de culture des cellules utérines du macaque M3, la concentration des récepteurs de progestérone est nulle - en présence d’œstradiol dans le milieu de culture la concentration des récepteurs de progestérone est proportionnelle à la dose d’œstradiol -en absence de progestérone dans le milieu de culture des cellules utérines du macaque M4 prélevées pendant la phase post menstruelle, la concentration du mucus et du glycogène est nulle - en présence de progestérone dans le milieu de culture la concentration du mucus et du glycogène est proportionnelle à la dose de progestérone

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Déduction

L’œstradiol stimule la prolifération de l’endomètre

L’œstradiol prépare l’endomètre à l’action de la progestérone en stimulant la synthèse des récepteurs de progestérone au niveau des cellules utérine La progestérone stimule la sécrétion du mucus et du glycogène par les glandes tubulaires sinueuses

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