THEME 3A DEVENIR HOMME OU FEMME L'appareil génital se met en place lors du développement embryonnaire. Comment est contrôlé ce phénomène ?

CHAPITRE 9 DEVENIR HOMME OU FEMME Quelles sont les principales caractéristiques qui différencient les hommes des femmes et comment se mettent-elles en place ?

I / le phenotype sexuel Les deux phénotypes (masculin et féminin) se distinguent par des différences anatomiques, physiologiques et chromosomiques.

A / LES DIFFERENCES ANATOMIQUES

On distingue : Les caractères sexuels primaires qui sont présents dès la naissance et qui sont constitués par les organes reproducteurs. Avec notamment les gonades (ovaires et testicules) où se forment les cellules reproductrices.

et les caractères sexuels secondaires qui se développent à la puberté différemment pour les garçons et pour les filles : pilosité, musculature, mue de la voix, seins, bassin etc.

B / LES DIFFERENCES PHYSIOLOGIQUES

Les gonades (testicules et ovaires) produisent les cellules reproductrices (spermatozoïdes et ovocytes).

Les spermatozoïdes sont produits en continu de la puberté jusqu’à la fin de la vie, dans les tubes séminifères des testicules.

1 : testicule; 2 : tubes séminifères; 3 : épididyme; 4 : canal déférent

Coupe transversale dans les tubes séminifères.

Coupe de tube séminifère. ( Fausses couleurs, MEB)

L’appareil reproducteur féminin a un fonctionnement cyclique de la puberté à la ménopause.

C / LES DIFFERENCES CHROMOSOMIQUES

Le caryotype humain est composé de 23 paires de chromosomes. Caryotype féminin : 46,XX Caryotype masculin : 46,XY

Comment se met en place le phénotype sexuel ?

Jusqu’à 6 semaines, le sexe phénotypique de l’embryon est indifférencié et les gonades ne sont pas différenciées en testicule ou en ovaire.

Comment s’effectue la différenciation des gonades ?

II / DU SEXE CHROMOSOMIQUE AU SEXE GONADIQUE Ce sont les chromosomes X et Y qui déterminent le sexe de l’individu. Un chromosome X et un chromosome Y : des testicules. Deux chromosomes X : des ovaires.

Quelques anomalies chromosomiques

Caryotype 47,XXY Sexe masculin, petits testicules, syndrome de Klinefelter, stérilité, 1/700

Caryotype 47,XYY Sexe masculin, testicules normaux, fertile, 1/500

Caryotype 47,XXX Trisomie X : sexe féminin, ovaires normaux, grande taille, fertile, 1/500

Caryotype 45,X Syndrome de Turner : sexe féminin, petits ovaires, impubérisme, 1/2700

Quelle conclusion tirez-vous de ces observations ?

La présence d’un chromosome Y donne toujours un phénotype masculin, avec présence de testicules. L’absence de chromosome Y donne toujours un phénotype féminin, présence d’ovaires.

C’est la présence ou l’absence du chromosome Y qui détermine la différenciation sexuelle.

Comparez les chromosomes X et Y.

Ces deux chromosomes ne possèdent que quelques régions homologues principalement AR1 et PAR2 situées aux extrémités (29 gènes),

Quels sont les gènes impliqués dans la différenciation des gonades ?

Les réversions sexuelles : quand le phénotype sexuel ne correspond pas au phénotype chromosomique. C’est l’étude des chromosomes de ces individus qui a permis de déterminer les gènes impliqués dans la détermination du sexe.

Comment expliquer les réversions sexuelles ?

Caryotype XY et phénotype féminin, mais stérile L’observation des chromosomes montre l’absence du gène SRY sur le chromosome Y.

Caryotype XX et phénotype masculin, mais stérile L’observation des chromosomes montre une translocation du gène SRY sur l’un des chromosomes X.

Proposez une hypothèse pour expliquer cette observation. En 2006, une étude menée sur quatre frères italiens de caryotype 46,XX a montré qu’ils ne présentaient pas de translocation du gène SRY. Proposez une hypothèse pour expliquer cette observation.

Il y a donc d’autres gènes qui interviennent dans la détermination du phénotype sexuel. L’étude précédente a montré que ces quatre frères possédaient une mutation sur un gène (RSPO1) du chromosome 1.

Un gène RSPO1 déficient ne bloque pas la différenciation testiculaire.

Présence du gène SRY Absence du gène SRY Protéine SRY Pas de protéine SRY Inactivation du gène RSPO1 et activation d’autres gènes Ex :SOX9 (chromosome 17) Inactivation du gène SOX9 (notamment par le gène RSPO1) Activation du gène RSPO1 et d’autres gènes (DAX1,, Wnt4) Activation en cascade de plusieurs gènes Différenciation testiculaire Différenciation ovarienne

III / du sexe gonadique au sexe phénotypique

Avant la dixième semaine les voies génitales (trompes, vagin, utérus, canal déférent, etc.) sont également indifférenciées

A partir de la 10ème semaine, les canaux de Wolff régressent chez l’embryon féminin et les canaux de Müller se différencient

A partir de la 8ème semaine les canaux de Müller régressent et les canaux de Wolff se différencient dans l’embryon masculin.

Les expériences de Jost En 1947 Alfred Jost réalise des expériences sur des embryons de lapin.

La castration d’un embryon indifférencié entraîne la régression des canaux de Wolff et la différenciation des canaux de Müller quel que soit son caryotype XX ou XY

Quelle conclusion tirez-vous de cette expérience ?

La différenciation des voies génitales femelles ne nécessite pas la présence des gonades. (sexe par défaut)

La greffe de testicules sur un embryon femelle entraîne la régression des canaux de Müller et la différenciation des canaux de Wolff.

Quelle conclusion tirez-vous de cette expérience ?

Les testicules produisent des substances (hormones) qui induisent la régression des canaux de Müller et la différenciation des canaux de Wolff.

Connaissez-vous une hormone produite par les testicules?

La greffe d’un cristal de testostérone induit la différenciation des canaux de Wolff mais est sans effet sur les canaux de Müller.

Quelle conclusion tirez-vous de cette expérience ?

La testostérone n’est pas la seule hormone induisant la différenciation des voies génitales masculines.

Quelle doit être le rôle de cette deuxième hormone ?

Elle doit entraîner la régression des canaux de Müller Elle doit entraîner la régression des canaux de Müller. C’est l’AMH (Hormone AntiMüllérienne). Mise en évidence par Jost en 1950, elle n’est isolée qu’en 1984.

Où ces hormones sont-elles synthétisées dans le testicule ?

Coupe longitudinale de testicule humain

Schéma de la paroi des tubes séminifères

Quelles sont les cellules qui produisent l’AMH ?

Le cliché pris au microscope à fluorescence montre une coupe de testicule embryonnaire marqué par un anticorps dirigé contre l'AMH.

La testostérone est sécrétée par les cellules de Leydig. L’AMH est sécrétée par les cellules de Sertoli. La testostérone est sécrétée par les cellules de Leydig.

La testostérone est également impliquée dans la différenciation des organes génitaux externes masculins.

Iv / la puberte A la puberté les caractères sexuels secondaires vont se développer et les appareils reproducteurs vont devenir fonctionnels.

Volume moyen des gonades à la puberté

Il y a également une augmentation de taille des organes reproducteurs A la puberté apparaissent les caractères sexuels secondaires : pilosité, seins, musculature, mue de la voix, etc. Il y a également une augmentation de taille des organes reproducteurs

MODIFICATIONS HORMONALES A LA PUBERTE Quantité d’hormones Unités arbitraires

La puberté se marque également par une augmentation de la concentration plasmatique de différentes hormones. Œstradiol et progestérone pour les femmes et testostérone pour les hommes.

Concentration hormonale et apparition des caractères sexuels secondaires

L’augmentation de la concentration plasmatique en œstradiol et en testostérone déclenche les phénomènes observés à la puberté.

SCHEMA FONCTIONNEL DE LA DIFFERENCIATION SEXUELLE

La differenciation sexuelle (femme) Cellule-œuf 46,XX Absence de SRY + activation de gènes féminisant (WNT4, RSPO1) Absence d’AMH Différenciation des ovaires Différenciation des canaux de Müller Absence de testostérone Régression des canaux de Wolff Appareil génital féminin Ovulation Œstrogènes

La differenciation sexuelle (HOmme) Cellule-œuf 46,XY Gène SRY + activation de gènes masculinisant (SOX9, FGF9) AMH Différenciation des testicules Régression des canaux de Müller Testostérone Différenciation des canaux de Wolff Appareil génital masculin Spermatozoïdes Testostérone