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

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

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

Coupe de testicule humain en microscopie optique (x700) 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 ».

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

Ultrastructure du spermatozoïde observé en microscopie électronique

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

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

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

Autoradiographie d ’une coupe de testicule 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.

Sécrétion Transport dans le sang Fixation Récepteur spécifique Cellule cible Activité modifiée Cellule endocrine Hormone 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….

Mode de sécrétion de la testostérone (Livre, p. 297) Dosage du taux sanguin de testostérone en fonction du temps 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 Cellules interstitelles ou cellules de Leydig Déplacement des cellules au cours de la spermatogenèse Sécrétion pulsatile de la testostérone dans un capillaire sanguin Libération des spermatozoïdes mûrs dans la lumière du tube. Structure et fonctions du testicule Fonction de reproduction Fonction endocrine

II La régulation de la concentration de la testostérone L ’hypophyse est une glande endocrine localisée dans la tête, sous l’encéphale. (Livre pp. 298-299) 1) Le contrôle hypophysaire

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

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 Neurones de l ’hypothalamus 1 HYPOTHALAMUS sang 2 TIGE HYPOPHYSAIRE Capillaires sanguins Cellules sécrétrices de LH ou FSH 3 4 HYPOPHYSE ANTERIEURE 5 Schéma fonctionnel du complexe hypothalamo-hypophysaire

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

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

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