Physiologie de la reproduction des mammifères V. Gayrard Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse Unité Associée INRA de Physiopathologie et Toxicologie Expérimentales 23, Chemin des Capelles 31076 Toulouse cedex

Physiologie de la reproduction des mammifères 1. LE CYCLE OESTRAL 2. L ’AXE GONADOTROPE 3. LA FONCTION OVARIENNE 4. PRODUCTION ET TRANSPORT DES SPERMATOZOIDES 5. RAPPROCHEMENT DES GAMETES ET FECONDATION 6. IMPLANTATION DU BLASTOCYSTE ET PHYSIOLOGIE PLACENTAIRE 7. PHYSIOLOGIE FOETALE 7. LE DECLENCHEMENT DE LA PARTURITION 8. PHYSIOLOGIE DE LA LACTATION

Le cycle oestral V. Gayrard Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse 23, Chemin des Capelles 31076 Toulouse cedex

Cycle œstral - cycle menstruel Ovulation spontanée Cycle œstral: œstrus Cycle menstruel: menstruation Ovulation provoquée par accouplement Lagomorphes, carnivores

Le cycle œstral I. CARACTERISTIQUES GENERALES DES CYCLES Terminologie Durée des différentes phases Les cycles au cours de la vie II. EVENEMENTS CELLULAIRES Evénements cellulaires ovariens Evolution cyclique des voies génitales Les variations cycliques de l’épithélium vaginal III. EVENEMENTS ENDOCRINIENS ET COMPORTEMENTAUX Evènements endocriniens L’œstrus Cas particuliers

Le cycle oestral: terminologie Ovulation œstrus Phase Folliculaire Phase lutéale Metœstrus Proœstrus Diœstrus Heape, 1900 Lutéolyse

Durée des différentes phases du cycle oestral Espèce Brebis Vache Jument Truie Chèvre Cycle 17 j 21 j 20-21 j Proœstrus 2-3 j 2-5 j 2 j 3 j œstrus 24-36 h 12-18 h 6 (3-10) j 24-72h 24-40 h Metœstrus 2 j Diœstrus 10-12 j 15 j 12-13 j 14 j 16 j

Durée des différentes phases du cycle oestral

Evolution des cycles Début des cycles Ménopause Puberté Ménopause Primates Interruption des cycles (anœstrus) Gestation Anœstrus post-partum, anœstrus de lactation Rôle des facteurs nutritionnels

Age moyen à la puberté (mois) Espèce Brebis Vache Jument Truie Chèvre Age moyen à la puberté (mois) 6-12 6-18 12-20 5-10 4-8

Rythme annuel de reproduction Saison sexuelle % Brebis cycliques 100 50 Anœstrus J F M A M J J A S O N D Durée jour (h) 17 13 9 J F M A M J J A S O N D

Saisonnalité de la reproduction saisonnière vs non saisonnière (saison reproduction) Saisonnière (sept-fév) Non saisonnière Saisonnière (mars-août) Espèce Brebis Vache Jument Truie Durée gestation (j) 150 280 330 114 Espèce "Jours courts" Espèces "jours longs"

Saisonnalité de la reproduction Naissances PP Rongeurs ETE PRINTEMPS AUTOMNE HIVER PP PP: photopériode

Rythme circannuel de reproduction Période proche de 1 an Persiste dans conditions constantes Stratégie d’adaptation Existence horloge circannuelle Rôle photopériode: synchronisation

La mélatonine: une hormone donneuse de temps IML, colonne intermédiolatérale de la moelle épinière ; PVN, noyaux paraventriculaires hypothalamiques ; SCN: noyaux suprachiasmatiques; SCG, ganglions cervicaux supérieurs.

Stratégies reproductives Rythme circannuel de reproduction: brebis, jument Diapause embryonnaire: cervidés Ovulation retardée couplée à la survie des spermatozoïdes: chauve-souris

Le cycle œstral I. CARACTERISTIQUES GENERALES DES CYCLES Terminologie Durée des différentes phases Les cycles au cours de la vie II. EVENEMENTS CELLULAIRES Evénements cellulaires ovariens Evolution cyclique des voies génitales Les variations cycliques de l’épithélium vaginal III. EVENEMENTS ENDOCRINIENS ET COMPORTEMENTAUX Evènements endocriniens L’œstrus Cas particuliers

L’appareil génital femelle Ovaires : fonctions germinale et endocrine Trompe utérines: Capture de l’ovocyte, site de fécondation, transport de l’embryon Utérus: Développement embryonnaire et fœtal Col de l’utérus ou cervix Vagin: Site de dépôt du sperme lors de l’accouplement Passage du nouveau-né lors de la parturition Vestibule: Partie la plus caudale du vagin où se rejoignent le système reproducteur et urinaire.

L’appareil génital femelle

Les événements cellulaires ovariens Trompe utérine Infundibulum = entonnoir Ampoule (portion sécrétoire) Jonction ampoule-isthme Isthme Jonction Utéro-Tubaire

Les événements cellulaires ovariens Les ovaires Glandes au nombre de 2 De forme, dimension et localisation variable selon l’espèce Ovulation sur toute la surface. Exception: jument (fosse ovulatoire)

Utérus duplex Utérus bipartite Ratte, lapine, cobaye Souris, truie, carnivores, ruminants Utérus bicorne Utérus simplex Jument Primates

Evènements cellulaires ovariens

Stades du développement folliculaire préovulatoire visualisé par échographie préantral antral 0.1 1 3-4 13-16 Diamètre (mm) 30 j 10 j 7 j

Evénements cellulaires ovariens Ovulation Lutéogenèse Lutéotrophie Lutéolyse Œstrus Metœstrus Diœstrus Proœstrus 14 21 1 2 3 16 19 20 jours

Evolution cyclique des voies génitales Activité sécrétoire du col utérin: mucus Epithélium des trompes utérines et de l’endomètre Stroma et glandes utérines Cytologie muqueuse vaginale Transport, survie des spermatozoïdes Survie œuf et implantation

Le cycle de l ’utérus Phase proliférative Phase sécrétoire 1 5 10 15 Couche fonctionnelle Couche basale Glandes Menstruations Phase folliculaire 1 5 10 15 20 25 28 14 30 Jours Phase lutéale Endomètre: Myomètre Couche basale Couche fonctionnelle Figures mitotiques (M) Endomètre: Couche fonctionnelle Couche basale Myomètre Phase proliférative Phase sécrétoire Phase folliculaire Phase lutéinique

La progestérone (CJ) stimule l’endomètre sécrétoire Le cycle de l ’utérus Phase Sécrétoire Les glandes deviennent tortueuses, spiralées Les artérioles spiralées se développent Le stroma devient plus dense Début Fin La progestérone (CJ) stimule l’endomètre sécrétoire

Le cycle de l ’utérus: variations cycliques motricité utérine Phase folliculaire Stimulation contractions utérines: rôle dans la remontée des spermatozoïdes Phase lutéale Inhibition des contractions utérines: quiescence utérus

Les variations cycliques de l ’épithélium vaginal Anatomie microscopique du vagin stratum germinativum (SGerm): cellules cylindriques ou cuboïdales à noyaux ovales stratum spinosum : cellules présentant des ponts intercellulaires stratum granulosum (SG) à: cellules vacuolées ou se kératinisant stratum mucosum (SM)

Evolution cyclique des voies génitales: utérus

Les variations cycliques de l ’épithélium vaginal Le frottis vaginal Œstrus: Desquamation des cellules kératinisées: cellules en aiguille Proœstrus: Epaississement muqueuse, cellules granuleuses en massif, filaments Metœstrus: combinaison de cellules rondes, quelques cellules en aiguille et un petit nombre de polynuvléaires neutrophiles Diœstrus: polynucléaires neutrophiles

Le cycle œstral I. CARACTERISTIQUES GENERALES DES CYCLES Terminologie Durée des différentes phases Les cycles au cours de la vie II. EVENEMENTS CELLULAIRES Evénements cellulaires ovariens Evolution cyclique des voies génitales Les variations cycliques de l’épithélium vaginal III. EVENEMENTS ENDOCRINIENS ET COMPORTEMENTAUX Evènements endocriniens L’œstrus Cas particuliers

PRG E2 PGF2 LH FSH 18 19 20 21 1 2 3 18 19 20 21 PROESTRUS OESTRUS METOESTRUS DIOESTRUS PRG E2 PGF2 LH FSH 18 19 20 21 1 2 3 18 19 20 21

Le cycle oestral de la vache PROOESTRUS OESTRUS METOESTRUS DIOESTRUS PRG E2 OV Heures 18 28 6 9 6-10 h INSEMINATION CHALEURS 21 3 14 Jours 8 Diamètre (mm) 15 20 LUTEOGENESE RECRUTEMENT SELECTION DOMINANCE LUTEOTROPHIE LUTEOLYSE 10 3 h 1 h ATRESIE LH FSH PGF2 CJ F

LH (ng/ml) E2 (pg/ml) Jours PRG (ng/ml) 20 4 3 20 10 2 1 Oestrus 10 8 12 14 2 4 6 Jours OV

E2 (pg/ml) LH (ng/ml) PRG (ng/ml) 40 80 70 6 30 60 5 50 4 20 40 3 30 2 Oestrus 6 30 60 5 50 4 20 40 3 30 2 10 20 1 10 OV Jours 14 16 18 20 2 4 6 8 10 12

LH (ng/ml) E2 (pg/ml) 14 16 18 20 1 3 5 7 9 11 13 Jours PRG (ng/ml) 14 12 12 7 10 10 6 8 8 5 4 6 6 3 4 4 2 2 2 1 Oestrus 14 16 18 20 1 3 5 7 9 11 13 Jours OV

Cycle menstruel FEMME M LH (ng/ml) FSH (ng/ml) M PRG (ng/ml) 400 300 200 100 -14 +14 Temps (j) M PRG (ng/ml) E2 (pg/ml) 30 250 20 150 10 50 -14 +14 Temps (j) M

Nervosité et excitabilité Beuglements fréquents Ecoulement mucus clair OESTRUS OVULATION INSEMINATION Heures 28 6 9 18 6-10 h CHALEURS Ecoulement vulvaire de mucus clair 8-12 h Acceptation du chevauchement Nervosité et excitabilité Beuglements fréquents Vulve humide et rouge Ecoulement mucus clair Durée vie ovocyte Flairage Léchage Pseudo-luttes Tête à tête

Moment de l ’ovulation Espèce Brebis Vache Jument Truie Œstrus 24-36 h Moment ovulation/chaleurs 18-36 h après début chaleurs 12-15 h après fin chaleurs 36-48h avant fin chaleurs 36-42 h après début chaleurs

Fertilité Chaleurs Ovulation 50 40 60 10 20 30 50 Arrivée ov dans site fécondation: 6h post ov Ov fécondables: 8-12h post-ov Spermatozoïde fécondant:24-48h 50 40 60 10 20 30 50 Heures après le début des chaleurs

Reproduction de la chienne Espèce monoœstrienne Nombre de cycles/an Fréquence 1 cycle 22% 2 cycles 65% 3 cycles 9% Puberté: 6-23 mois

Le cycle oestral œstrus Metœstrus Proœstrus Anœstrus 9 j (3-21j) Ovulation œstrus Non gravide: 75 j Gestation: 64-66 j 9j (3-17j) Metœstrus Proœstrus Anœstrus 7 mois (2-10 mois)

Cycle oestral Proœstrus Oestrus 9j (3-17j) Ecoulement vulvaire sérosanguin (diapédèse des érythrocytes) Muqueuse vaginale lisse (œdème) Oestrus 9 j (3-21j) Réceptivité Frottis vaginal riche en cellules kératinisées Epithélium vaginal crénelé (déshydratation) Ovulation: 24-48h après pic LH (durée 24h)

ov prooestrus LH (ng/ml) 40 E2 (pg/ml) PRG (ng/ml) 30 20 10 Jours 8 75 6 30 5 50 4 20 3 25 2 10 1 -30 -20 -10 10 20 30 40 50 60 70 90 Jours

follicules préovulatoires Oestrus Diamètre follicules préovulatoires (mm) 3-4 8-9 E2 Décharge LH Lutéinisation des follicules préovulatoires PRG

Moment de l’ovulation OV 10 LH Ovocytes I 5 Jours 6 2 3 4 OESTRUS Saillies tous les 2j pendant l’oestrus PRG (ng/mL) Maturation ovocyte: 48h Survie spermatozoïdes: 5j 10 OV LH Ovocytes I 5 Jours 6 2 3 4 FERTILITE OPTIMALE

METOESTRUS Gestation 64-66 jours Metœstrus non gravide 75 jours CJ PRG

La prolactine Allaitement Gestation Sevrage Prolactine (ng/mL) 60 30 10 -15 15 45 75 105 135 Jours (J0=jour du pic de LH) Chienne gravide Chienne non gravide

Metoestrus non gravide Progestéronémie élevée (CJ) Aucun signe de gestation Prolactinémie élevée Sécrétion de Prostaglandines en fin de metoestrus

Gestation vs pseudogestation Sécrétion de prolactine et de relaxine (placenta) au cours 2° moitié de la gestation Progestérone (CJ): maintien de la gestation Pseudogestation Un à 3 mois post-oestrus Perturbation du comportement Etablissement d’une lactation

Mammifère à ovulation provoquée: la chatte Polyœstrus saisonnier Photopériode mélatonine Printemps-été février-mars Activité sexuelle Naissances: « fin printemps-début été »

Saison sexuelle œstrus 1-3 semaines Durée œstrus : 5-6 jours ou >20 jours

Cycle anovulatoire Œstradiol 17- (pmol/L) 200 60 Proœstrus (2j)

Ovulation Décharge LH 3-4 coïts OV Coït Stimulation vaginale 2-11 ovocytes Stimulation vaginale OV 24-52 h Coït

Incidence du nombre de coïts 4 100 LH (ng/ml) 3 50 2 1 -48 -24 2 4 6 8 24 1: coït sans ovulation, 2: un seul coït, 3: quatres coïts pendant 25-80 min, 4: huit à douze coïts pendant 4h Heures après 1er coït

Activité lutéale Saillie fécondante Saillie non fécondante Pseudogestation Gestation CJ CJ 35-40 j 52-74 j 66 j

Progestérone gestation Pseudogestation PRG (ng/mL) 60 20 30 60 Jours Jours OV

Gestation/pseudogestation Dosage PRG: diagnostic a posteriori d’ovulation Pseudogestation: Absence de manifestation clinique Retour en oestrus après 7-10 j Gestation: Durée: 52-74 j (66j) Sécrétion de PRL (dés J35) Production relaxine (J20)

Conclusion Cycle œstral: rythmicité événements cellulaires, endocriniens, comportementaux Différence cycle oestral/cycle menstruel Variations interspécifiques