Chapitre IV La procréation Leçon 1 : La différenciation du sexe chez les Mammifères, du génotype au phénotype.

I / Première étape : La formation d ’un appareil génital sexuellement indifférencié = Stade phénotypique indifférencié Chez l ’embryon humain, l ’appareil génital se met en place à partir de la 5ème semaine de vie embryonnaire.

Echographie d’une embryon de 5 semaines Embryon de quelques millimètres Cavité amniotique Echographie d’une embryon de 5 semaines

Représentation schématique d'un embryon de Vertébré au début de l'organogenèse, en coupe transversale.

Coupe transversale d'un foetus de veau (32j) montrant les ébauches de gonades (crêtes génitales) On peut les distinguer (Go) en formation sur le bord interne du rein embryonnaire (ou mésonéphros, Mé).

Appareil génital indifférencié Gonade indifférenciée Cellules germinales Cavité abdominale Cellules somatiques Canal de Müller Uretère (vers les reins) Canal de Wolff Sinus uro-génital (ébauche de la vessie et de l ’urètre) Peau Ebauche de l ’appareil génital externe Appareil génital indifférencié de l ’embryon humain, entre 5 et 7 semaines

II/ Deuxième étape : Différenciation des gonades (testicules ou ovaires) : Du sexe génétique au sexe gonadique 1) Les principales transformations Chez l ’embryon humain masculin La différenciation des gonades commence entre la 7ème et la 8ème semaine.

Livre : doc 1 p.272 Dans les ébauches de testicules, on observe : La formation de cordons testiculaires contenant : des cellules germinales ou spermatogonies des cellules somatiques, les cellules de Sertoli. Autour des cordons, se développe le tissus interstitiel composé des cellules de Leydig. Différenciation des gonades

Testicule embryonnaire Testicule humain (5 mois 1/2) : On peut voir l'albuginée (dense et fibreuse), contenant des vaisseaux sanguins en développement, ainsi que les tubes séminifères en formation, convergeant vers la droite de la photographie. La barre mesure 1 mm. Electronographie d'une coupe de testicule de foetus de rat à14 jours, des cellules germinales (CG) entourées de cellules somatiques (CS) et des vaisseaux sanguins.

Chez l ’embryon humain féminin (Livre : doc 1 p.272) La différenciation des ovaires commencent plus tard, à partir de la 10ème semaine. Les cellules germinales se multiplient et commencent la méiose (prophase 1). Elles deviennent des ovocytes. Chaque ovocyte est entouré d ’une couronne de cellules somatiques, les cellules folliculaires. L ’ensemble forme des follicules primordiaux. Seule cette réserve de follicules primordiaux sera utilisée pendant la vie adulte !!

Noyaux des cellules folliculaires Ovocyte Noyau en prophase 1 Cytoplasme Noyaux des cellules folliculaires Deux follicules Tissu ovarien Coupe d ’ovaires montrant deux follicules primordiaux La barre noire fait 50 micromètres

2) Quel facteur détermine la différenciation des gonades ? Observons la relation entre le caryotype et le sexe phénotypique : (Livre : doc.2p.272)

Recherche d ’un gène de masculinité sur le chromosome Y. Observation : L ’étude d ’autres caryotypes anormaux montre que seul un fragment précis du chromosome Y suffit à déterminer le sexe masculin. Interprétation ? Ce fragment contient un « gène de masculinité ». Il a été identifié, c ’est le gène SRY (Sex-determining Region of Y) ; il code pour la protéine TDF (Testis Determining Factor). Expérience : Par transgenèse, le gène SRY est introduit dans l ’ADN d ’une cellule œuf de souris XX. Résultat :(Livre doc 5 p.273)

Conclusion La différenciation des testicules est déclenchée à partir de la 7ème semaine grâce à l ’expression du gène SRY, situé sur le chromosome Y. Ce gène est présent chez tous les Mammifères mâles (gènes homologues). Quel est son mode d ’action ? C ’est un gène architecte.

Un gène architecte : Le gène SRY active en cascade des gènes situés sur les autosomes (ni X, ni Y) !! En l’absence du gène SRY et de la protéine TDF, d ’autres gènes sont activés à partir de la 10ème semaine et permettent la différenciation des ovaires.

Localisation du gène SRY : Bras court Gène SRY Centromère Région propre à Y Bras long Bras long Région propre à X Centromère Bras court Régions homologues sur X et Y Chromosome X Chromosome Y

III/ Troisième étape : La différenciation des voies génitales Du sexe gonadique au sexe phénotypique différencié 1) Les principales transformations Observons les modifications de l ’appareil génital...

Chez les fœtus humain masculin La différenciation des voies génitales a lieu peu de temps après la formation des testicules, à partir de la 8ème semaine. On observe (Livre doc 1 p. 270) La régression des canaux de Müller. Le développement des canaux de Wolff qui deviennent les canaux déférents. La formation des vésicules séminales et de la prostate. Le développement du pénis, organe génital externe. En revanche, la migration des testicules dans les bourses est très tardive, entre le 6ème et le 8ème mois.

Chez le fœtus humain féminin La différenciation des voies génitales est plus tardive, à partir de la 16ème semaine. On observe (Livre, doc 1 p. 270) La régression des canaux de Wolff. Le développement des canaux de Müller, qui donnent les trompes, l ’utérus et le vagin. Le développement de l ’appareil génital externe, la vulve et le clitoris, entre les 4ème et 5ème mois.

A propos de la différenciation des organes génitaux externes masculins et féminins… Livre, doc2 p.271

Appareils génitaux humains à la naissance (livre p.270) Chez le garçon Chez la fille

2) Quels facteurs déterminent la différenciation des voies génitales chez le fœtus? Les recherches d ’Alfred JOST, en 1950. Son hypothèse : Les gonades déjà différenciées chez le jeune fœtus entraînent à leur tour la différenciation des voies génitales. Ses expériences : Jost réalise des expériences d ’ablation, de greffe et d ’injection. Observons ses expériences

Analysons les expériences de Jost : Protocole expérimental Résultat

Protocole expérimental Résultat Ablation des gonades chez l ’embryon mâle ou femelle au stade indifférencié. (Livre doc 2 p. 274) Dans les deux cas, des voies génitales femelles se développent 9 jours plus tard.

Protocole expérimental Résultat Du côté de la greffe, on observe une développement des voies mâles. De l ’autre côté, développement des voies femelles. Livre doc 3 p. 275 Greffe unilatérale d ’un testicule chez l ’embryon femelle. Introduction d ’un cristal de testostérone (hormone des testicules) à côté d ’un ovaire chez l ’embryon femelle. Les canaux de Wolff ne régressent pas, ils se maintiennent au côté des canaux de Müller.

Bilan des expériences de Jost Les expériences de Jost montrent que les testicules différenciés sécrètent une hormone, la testostérone, responsable de développement des canaux de Wolf chez le fœtus masculin. En revanche, cette hormone n ’a pas d ’effet sur les canaux de Müller. Les testicules sécrètent une autre hormone, l ’hormone anti-müllerienne. Elle est sécrétée par les cellules de Sertoli. Livre doc.4 p. 275 Coupe des voies génitales d ’un embryon de rat observée au microscope. A gauche, le canal de Müller et le canal de Wolf. A droite, les mêmes canaux mis au contact de l ’hormone antimüllérienne.

Chez le fœtus féminin, il y a absence de testicule et donc de testostérone et d ’hormone antimüllérienne. L ’absence de ces hormones entraîne la régression des canaux de Wolff et le développement des canaux de Müller en trompes, utérus et vagin. C ’est la féminisation des voies génitales. Le phénotype sexuel est donc mis en place pendant la vie fœtale. Puis, de la naissance à la puberté, il n ’y a pas d ’évolution de l ’appareil génital. L ’activité de l ’appareil génital commence à la puberté.

IV/ Quatrième étape : La puberté La puberté commence entre 9 et 13 ans chez les filles, entre 10 et 14 ans chez les garçons. La puberté commence par la croissance des gonades et l ’augmentation de la sécrétion d ’hormones sexuelles : la testostérone chez les garçons et les oestrogènes chez les filles. Deux conséquences : Début de la capacité à produire des gamètes et donc à se reproduire (fertilité). Apparition des caractères sexuels secondaires.

Les caractères sexuels secondaires :

CONCLUSION GENOTYPE : sexe génétique XY XX Expression des gènes du développement Expression du gène SRY Absence du gène SRY Sécrétion d'hormones mâles Absence d'hormones mâles (testostérone et hormone anti-müllerienne) Augmentation de la sécrétion de testostérone d'œstrogènes 1ère étapeFormation des gonades et des voies génitales indifférenciées (canaux de Wolff et canaux de Müller) Vie fœtale 2ème étape Différenciation des gonades : sexe gonadique Testicules Ovaires 3ème étape Différenciation des voies génitales mâle femelle sexe phénotypique Adolescence 4ème étape La puberté : Production des gamètes Apparition des caractères sexuels secondaires