Chapitre IV Procréation Leçon 2 Régulation de la fonction de reproduction chez l ’homme

I Les deux fonctions du testicule à partir de la puberté (TP 16 + livre p.283, 292,293) 1) La production des spermatozoïdes

Coupe de testicule humain en microscopie optique Nombreux tubes séminifères Epididyme Canal déférent

Coupe schématique d ’un testicule (p. 283) Le testicule renferme de nombreux tubes séminifères.

Tubes séminifères Cellules interstitielles ou cellules de Leydig Coupe de testicule humain en microscopie optique (x700)

Coupe de testicule observée au microscope optique (x700)

Coupe de testicule observée au microscope electronique à balayage (x700)

Cellules souches, les spermatogonies Paroi formée par les spermatocytes = cellules en cours de méiose Spermatozoïdes mûrs libérés dans la lumière du tube séminifère Coupe de testicule observée au microscope optique (x960)

Représentation schématique de la coupe d ’un tube séminifère

Le testicule comprend de nombreux tubes séminifères, et entre ces tubes, il y a les cellules interstitielles ou cellules de Leydig. La production des gamètes, les spermatozoïdes se situe dans les tubes séminifères. C ’est la spermatogenèse. La spermatogenèse est un phénomène continu à partir de la puberté.

Observation des spermatozoïdes humains en microscopie optique à « contraste de phase ».

Tête (5 μm) Pièce intermédiaire (5 μm) Flagelle (50 μm) Spermatozoïdes observés au microscope électronique

Ultrastructure du spermatozoïde observé en microscopie électronique

L ’enregistrement microcinématographique permet d ’évaluer la mobilité des spermatozoïdes.

Tête (5 μm) Pièce intermédiaire (5 μm) Flagelle (50 μm) = Assure la mobilité Acrosome = enzymes capables de percer l ’ovule Noyau haploïde (n chromosomes ) Mitochondries, siège de la respiration, apportent de l ’énergie Un spermatozoïde

2) La production d ’une hormone, la testostérone La deuxième fonction des testicules est la production d ’une hormone, la testostérone, par les cellules de Leydig. Le testicule est une glande endocrine.

Coupe de testicule observée au microscope optique (x700) Cellules interstitielles = cellules de Leydig Capillaires sanguins

Autoradiographie d ’une coupe de testicule. Les tâches noires indiquent la présence d ’une enzyme spécialisée dans la synthèse d ’une hormone, la testostérone.

Qu ’est ce qu ’une hormone ? C ’est une substance : sécrétée par une glande endocrine, transportée par le sang, qui agit sur des cellules cibles dont elle modifie le fonctionnement. Le message hormonal est codé par les variations de concentration de l ’hormone dans le sang.

SécrétionTransport dans le sang Fixation Cellule endocrine Hormone Récepteur spécifique Cellule cible Activité modifiée Mode d ’action d ’une hormone

La testostérone Origine Fonctions Apparition et du maintien des caractères sexuels secondaires masculins. Stimule la spermatogenèse. De plus, chez les Mammifères qui n ’appartiennent pas au groupe des primates, la testostérone régule le comportement reproducteur.

On mesure l ’activité sexuelle (nombre mensuel de tentatives d ’accouplement) d ’un bélier et son taux de testostérone pendant un an….

Dosage du taux sanguin de testostérone en fonction du temps Mode de sécrétion de la testostérone (Livre, p. 297) Un dosage sanguin montre que la sécrétion de testostérone est discontinue, c ’est une sécrétion pulsatile.

Les pulses de sécrétion (toutes les 4 heures environ) compensent la dégradation naturelle de la substance : La concentration dans le sang reste globalement constante. Cela s ’explique, car la concentration de testostérone est contrôlée par un système régulateur...

Coupe de tubes séminifères Cellule de Sertoli Spermatogonies Déplacement des cellules au cours de la spermatogenèse Libération des spermatozoïdes mûrs dans la lumière du tube. Cellules interstitelles ou cellules de Leydig Sécrétion pulsatile de la testostérone dans un capillaire sanguin Structure et fonctions du testicule Fonction de reproduction Fonction endocrine

II La régulation de la concentration de la testostérone 1) Le contrôle hypophysaire L ’hypophyse est une glande endocrine localisée dans la tête, sous l’encéphale. (Livre pp )

Hypothalamus, région du cerveau Tige hypophysaire Hypophyse postérieure, nerveuse Hypophyse antérieure, glandulaire L ’hypophyse Disposition anatomique

Observation médicale : Un mauvais fonctionnement de l’hypophyse peut entraîner une stérilité. Les hormones de l’hypophyse antérieure FSH LH

Le mode de sécrétion des hormones hypophysaires

2) Le contrôle hypothalamique Disposition anatomique Hypothalamus Tige hypophysaire Hypophyse

Réseau de capillaires dans la tige hypophysaire Veine porte hypophysaire Réseau de capillaires dans l ’hypophyse Tige hypophysaire au microscope électronique à balayage

Données expérimentales (Livre pp. 300 et 301)

Dosage sanguin de GnRH et LH en fonction du temps

Chez un animal dont l ’hypothalamus est détruit, on mesure la concentration de LH et FSH dans deux conditions, avec une perfusion pulsatile ou une perfusion continue de GnRH.

Le rôle de l ’hypothalamus Schéma fonctionnel du complexe hypothalamo-hypophysaire Neurones de l ’hypothalamus sang Capillaires sanguins Cellules sécrétrices de LH ou FSH HYPOTHALAMUS TIGE HYPOPHYSAIRE HYPOPHYSE ANTERIEURE

L ’hypothalamus a encore une autre fonction... On réalise une expérience chez le bélier : ces animaux sont soumis à des durée d’éclairement (ou photopériode) variable variant de 8 à 16 h par jour, pendant plusieurs mois. En même temps, on mesure le volume testiculaire…. Doc 3 p. 303

L ’hypothalamus reçoit de nombreux messages nerveux, venant d ’autres parties du cerveau : il a un rôle intégrateur. La perception de l ’environnement peut modifier l ’activité de l ’hypothalamus. Ainsi, chez les Mammifères non primates, l ’activité sexuelle dépend de facteurs de l ’environnement, température, photopériode… Cela permet les naissances aux saisons les moins défavorables aux jeunes.

On sait maintenant que les pulses de testostérone sont déclenchés par les pulses de LH, déclenchés par les pulses de GnRH ! Mais comment expliquer que la sécrétion de testostérone compense sa dégradation, au point de maintenir une concentration globalement constante ?

3) Le rétrocontrôle exercé par la testostérone Données expérimentales Doc 1 p. 302

Témoin Après castration

Après castration + un implant de testostérone. En d, l ’implant est plus important qu ’en c. LH testostérone

Encore une expérience... Chez une souris mâle castré, on injecte de la testostérone marquée par un isotope radioactif. Puis on réalise une autoradiographie des cellules de l ’hypothalamus (figure suivante). On obtient le même résultat avec des cellules de l ’hypophyse...

Bilan des expériences. La testostérone exerce un rétrocontrôle inhibiteur sur l’hypothalamus et l’hypophyse. Conclusion