Le système reproducteur humain L2 – Biologie Humaine et Technologies de la Santé Le système reproducteur humain Erwan STÉPHAN-BLANCHARD

Introduction Objectif : Expliquer les structures et les fonctions des systèmes reproducteurs mâle et femelle en lien avec la gamétogenèse, la réponse sexuelle et la fécondation.

Introduction (2) Reproduction : différent des autres systèmes pas destiné à homéostasie destiné à multiplication des individus => homéostasie de l'espèce différences importantes entre espèces différences entre sexes anatomie physiologie comportement

Introduction (3) L’anatomie fonctionnelle : Production des gamètes : gamétogenèse Femme : ovogenèse pour les ovocytes Homme : spermatogenèse par les spz Transport des gamètes Fusion des gamètes : fécondation Développement embryonnaire précoce

Introduction (4) Buts de la gamétogenèse : Méiose: Diminuer de 1/2 le nombre de chromosomes dans chaque gamète. Produire des gamètes pour perpétuer l’espèce. Méiose: Division cellulaire spécifique aux gamètes qui permet de produire des cellules haploïdes (23 chrom) à partir de cellules diploïdes (46 chrom).

Gamétogenèse Méiose I : division réductionnelle Méiose II : division équationnelle

Plan Anatomie fonctionnelle des systèmes reproducteurs mâle et femelle La gamétogenèse Formation des ovocytes et ovulation Formation des spermatozoïdes Contrôle endocrinien du système reproducteur Fécondation et gestation Début et fin de vie sexuelle

Le système reproducteur femelle

Généralités Système reproducteur composé de 4 parties l'ovaire, organe ovoïde dont le rôle est : la production des gamètes femelles la sécrétion des hormones sexuelles l'oviducte Transporte l'ovule jusqu'à l'utérus permet la montée des spz afin que s'effectue la fécondation dans la partie ampoulaire de l'oviducte

Généralités (2) l'utérus où va s'implanter l'embryon et se développer le fœtus le vagin, séparé de l'utérus par le cervix, ouvre le système reproducteur vers l'extérieur et permet la fécondation interne.

Franges de la trompe utérine Système reproducteur femelle Franges de la trompe utérine Trompe utérine Ovaires Ovules immatures Utérus Col de l’utérus Vagin

Système reproducteur femelle (2)

Système reproducteur femelle (3) Trompe utérine Ovaire Utérus Col de l’utérus Vagin Clitoris Glande vestibulaire Petite lèvre Ouverture Grande lèvre Hymen

Vascularisation La vascularisation de l'utérus est importante. Les veines et les artères présentent de nombreuses circonvolutions et sont fréquemment accolées ce qui permet la diffusion de certaines substances du sang veineux au sang artériel (hormones).

Vascularisation

Les ovaires L'ovaire : organe ovoïde de dimension 1 à 3 cm de long pour un poids de 3 à 15 g chez la femme Composition : structures de soutien et de remplissage des follicules à divers stades de leur développement et parfois un ou des corps jaunes.

Les ovaires (2) Structure : L'épithélium superficiel recouvre la tunica albuginea (albuginée), tissu conjonctif fibreux qui entoure l'ovaire la medulla ovarienne qui contient des vaisseaux sanguins et lymphatiques ainsi que des fibres nerveuses Le cortex contient des follicules le stroma constitue le tissu de remplissage formé de cellules peu différenciées

Coupe d’ovaire

Schéma d’un ovaire

Les follicules Les follicules subissent un développement qui mène à l'ovulation, puis se transforment en corps jaunes Les follicules primaires constituent le premier stade de croissance des follicules 1 ou 2 couches de cellules folliculeuses entourant l'ovocyte I Une zone pellucide apparaît autour de l'ovocyte Les follicules secondaires possèdent plus de 2 couches de cellules folliculeuses le diamètre de l'ovocyte et de sa zone pellucide augmente

Les follicules (2) Les follicules tertiaires possèdent des couches cellulaires différenciées : la granulosa la thèque interne la thèque externe

Les différents follicules ovariens primordiaux primaires secondaires Les follicules subissent un développement qui mène à l'ovulation, puis se transforment en corps jaunes. On distingue classiquement les follicules primordiaux, primaires, secondaires, tertiaires et antraux. Les follicules primaires constituent le premier stade de croissance des follicules. Ils sont constitués d'une ou deux assises de cellules polyédriques appelées cellules folliculeuses entourant l'ovocyte I. Une zone pellucide apparaît autour de l'ovocyte. Les follicules secondaires possèdent plus de 2 couches de cellules folliculeuses; le diamètre de l'ovocyte et de sa zone pellucide augmente. Les follicules tertiaires possèdent des couches cellulaires différenciées : la granulosa, la thèque interne et la thèque externe. Les follicules antraux ont comme particularité des cavités remplies de liquide folliculaire sécrété par les cellules de la granulosa. Ces cavités grandissent et finiront par fusionner pour ne plus former qu'un grand antrum dans lequel proémine le cumulus oophorus, excroissance de la granulosa formée de quelques assises de cellules folliculeuses entourant l'ovocyte et la membrane pellucide. Ceci constitue le stade ultime de la croissance du follicule et est appelé follicule de De Graaf ou follicule préovulatoire. Les membranes d'atrésie subsistent pendant un certain temps dans l'ovaire. Elles proviennent de la dégénérescence des follicules à un stade quelconque de leur développement. Cette dégénérescence, ou atrésie, est le destin de plus de 99 % des follicules. Les follicules ovulatoires sont caractérisés par une reprise de la méiose de l'ovocyte. L'ovule se détache de la granulosa s'entoure de mucus et flotte dans le liquide folliculaire. Au moment de l'ovulation, le liquide folliculaire se répand dans la cavité péritonéale et l'ovule est capté par le pavillon de l'oviducte. Le corps hémorragique résulte du collapsus du follicule après l'ovulation. Il est envahi par un petit caillot de sang. Il constitue le premier stade de la formation du corps jaune. On y observe une migration des cellules de la granulosa et de la thèque. Ces cellules vont se multiplier et le corps jaune fera saillie à la surface de l'ovaire. Le corps jaune passe par une phase de croissance et de sécrétion maximale pendant laquelle il présente une couleur rouge vif due à une riche vascularisation. Pendant la phase de régression lutéale (lutéolyse) la vascularisation diminue fortement et le tissu présente une couleur jaune rosée. Au cours de cette phase de lutéolyse, on observe une dégénérescence cellulaire et une chute de la sécrétion hormonale. Le corpus albicans est la trace qui persiste dans l'ovaire après la disparition du corps jaune. tertiaire de Graaf antral

Les follicules (3) Les follicules antraux ont comme particularité des cavités remplies de liquide folliculaire sécrété par les cellules de la granulosa. Ces cavités grandissent et finiront par fusionner formation d’un grand antrum dans lequel proémine le cumulus oophorus, excroissance de la granulosa entourant l'ovocyte Ceci constitue le stade ultime de la croissance du follicule et est appelé follicule de De Graaf

Follicule de De Graaf

Le corps jaune Le corps jaune phase de croissance et de sécrétion maximale pendant laquelle il présente une couleur rouge vif due à une riche vascularisation phase de régression lutéale (lutéolyse) la vascularisation diminue fortement et le tissu présente une couleur jaune rosée. Le corpus albicans est la trace qui persiste dans l'ovaire après la disparition du corps jaune.

Follicules et corps jaune

L’oviducte L'oviducte est formé de trois parties fonctionnellement distinctes : pavillon, corps et isthme Le pavillon, enveloppe l'ovaire formé de l'infundibulum couvert de cellules ciliées (fimbries) se développent fortement en période ovulatoire destinés à la capture de l'ovule et semblent doués d'une motilité qui leur permettrait même de récupérer un ovule émis par l'autre ovaire.

L’oviducte (2) Le corps de l'oviducte, dont fait partie l'ampoule 2 fonctions le transport et la nutrition de l'ovule la production d'un milieu favorable à la survie des spz et à la fécondation Composition une muqueuse fortement plissée qui émet des substances nutritives une musculeuse qui participe aux déplacements de l'ovule. un épithélium qui présente des cellules ciliées C’est dans l'ampoule que se réalise la fécondation

L’oviducte (3) L'isthme ferme l'oviducte en séparant l'ampoule de l'utérus La musculeuse est beaucoup plus développée qu'au niveau de l'ampoule contrairement à la muqueuse. Fonctions : Au cours de la phase ovulatoire : mouvements ascendants pour le déplacement des spz vers l'ampoule. Après la fécondation : mouvements descendants pour conduire l'œuf vers l'utérus. Reste du temps : l’isthme forme un barrage entre l'utérus et l'ampoule Sécrétions constituent un milieu idéal pour les spz et de l'œuf

Schéma d’oviducte

L’utérus L'utérus est composé de 3 parties : le corps, les cornes et le cervix. Le corps est séparé du vagin par le col utérin ou cervix les isthmes oviducaux s'abouchent aux extrémités des cornes utérines. L'utérus est constitué d'une muqueuse avec un épithélium glandulaire appelée endomètre d'une musculeuse : le myomètre.

L’utérus (2) L'endomètre subit des modifications importantes au cours du cycle Pour présenter un milieu favorable à la survie de l'œuf puis à sa nidation. Pour créer un milieu favorable à la préparation des spz pour la fécondation La composition du fluide utérin varie avec le moment du cycle et avec la gestation, de même que les contractions du myomètre.

Schéma d’utérus humain

Utérus humain

Le cervix Cervix : sphincter qui se jette dans le vagin paroi musculaire très épaisse muqueuse et épithélium présentent de nombreux replis (cryptes) ainsi que des canaux ciliés Fonction du cervix : traitement du sperme Cryptes : stockage des spz (survie plus longue dans un milieu favorable) Macrophages : tri et nettoyage du sperme Contractions péristaltiques et canaux ciliés favorisent le transport des spz

Cervix (col utérin) humain

Les organes externes Le vagin subit également des modifications au cours du cycle variation du nombre d’assises cellulaires Épithélium La lubrification du vagin est réalisée par trans- sudation à travers l'épithélium de substances qui s'additionnent à la glaire cervicale le pH du milieu vaginal influence la fécondation et est généralement défavorable (rôle du fluide séminal)

Les organes externes (2) La vulve est composée du vestibule des petites et grandes lèvres du clitoris Le méat urinaire s'abouche au niveau de la jonction vagin-vestibule. Le clitoris est formé par la commissure ventrale du vestibule qui a la même origine embryologique que le pénis

Système reproducteur femelle (4)

Fonctionnement ovarien

États physiologiques différents types d'activité du système reproducteur Cyclicité sexuelle Anœstrus : arrêt de l’activité sexuelle cyclique prépubertaire saisonnier gestatif post-partum (de lactation) pathologique Ménopausal (ex : femme) Gestation : modifs particulières pour le dév. de l‘œuf lactation (peut se superposer aux autres)

États physiologiques (2) Cyclicité sexuelle cycles continus, sauf pdt la gestation (ex : femme) cycles saisonniers cycles irréguliers ovulations uniques (ex : lapine) Ovulations ovulations spontanées (ex : femme) ovulations induites par le coït (ex : lapine)

Étapes de l’ovogenèse Croissance folliculaire basale Croissance folliculaire terminale Ovulation Développement du corps jaune et lutéolyse Contrôles

Folliculogenèse Définition : Succession des différentes étapes du développement du follicule, depuis le moment où il sort de la réserve jusqu’à l’ovulation ou l’atrésie, cas le plus fréquent (99%).

Pool folliculaire Constitution pdt la vie fœtale Migration « trans-embryonnaire » des cellules germinales souches • Multiplication mitotique durant la migration -> 2.106 ovogonies • Démarrage de la méiose une fois la crête germinale atteinte, blocage en Prophase 1 • 200 à 400.103 ovocytes I à la naissance enfermés dans les follicules primordiaux

Schéma du fonctionnement ovarien

Folliculogenèse basale Développement des follicules primordiaux à partir des ovogonies

Folliculogenèse basale (2) … En follicules primaires

Folliculogenèse basale (3) … Puis en follicules secondaires

Folliculogenèse basale (4) … Puis en follicules tertiaires

Folliculogenèse basale (5) … Puis en follicules antraux (antrum en formation)

Folliculogenèse basale (6) Pour finir en petits follicules antraux de De Graaf, si l’atrésie ne les a pas atteint auparavant.

Schéma du fonctionnement ovarien

Folliculogenèse basale (7) Caractéristiques : Longue durée : 4 à 6 mois chez l’homme Phénomène continu : 50 à 80 follicules primordiaux quittent le pool chaque jour Phénomène permanent : depuis la vie fœtale jusqu’à la mort ou la ménopause

Folliculogenèse basale (8) Contrôle mal connu : pas d’effet des gonadotrophines (sinon permissif ?) influence de « l’environnement » pool de follicules statut corporel (poids, alimentation…) statut physiologique (anoestrus, gestation, cycle…) contrôle paracrine (IGF1, GH, Insuline, ???)

Folliculogenèse terminale La TFG ne se fait pas de manière aléatoire, mais sous forme de périodes de croissance et régression successives appelées vagues. Le nombre de vagues par cycle varie selon les espèces et, parfois, selon les conditions physiologiques. 2 vagues de 13 à 15 jours chez la femme

2ème vague 1ère vague

Folliculogenèse terminale (2) 1ère étape de la TFG : recrutement des follicules secondaires et tertiaires Période de développement rapide 2 possibilités : Atrésie = sélection des follicules (99%) Follicules dominants vont aller jusqu’au stade de De Graaf et jusqu’à l’ovulation (300 à 500)

Folliculogenèse terminale (3) 2ème étape de la TFG : l’ovulation maturation folliculaire détachement du cumulus oophorus dissociation des cellules de paroi contraction de la paroi folliculaire maturation ovocytaire Nucléaire Cytoplasmique Corona radiata

Maturation folliculaire détachement du cumulus oophorus -> Le complexe cumulus – ovocyte (COC) flotte dans le fluide folliculaire dissociation des cellules de granulosa et thèque ouverture folliculaire progressive exsudation du fluide folliculaire ouverture complète contraction de la paroi folliculaire -> émission de l'ovule

Maturation ovocytaire maturation nucléaire : obtention ovocyte II reprise de la méiose (prophase I -> métaphase II) émission du 1er globule polaire maturation cytoplasmique : migration des organites cellulaires pour la fécondation et le développement embryonnaire précoce maturation extra-ovocytaire cellules de granulosa se dissocient progressivement corona radiata : sécrétion fluide de protection et de capture de l’ovule

Maturation ovocytaire Ovule dénudé avec GP1

Schéma du fonctionnement ovarien

L’ovule diamètre de 100 à 130 microns, délimité par : une membrane plasmique (oolemme) un mince espace périvitellin une zone pellucide de 10 à 15 microns d'épaisseur 3000 à 4000 cellules granuleuses : rôle nutritif L'ovule peut être fécondé pendant environ 12 heures.

Schéma d’un ovule Espace périvitellin

Capture de l’ovule par le pavillon Période ovulatoire : les fimbries du pavillon se développent et enveloppent l'ovaire Lors de l’ovulation : Chémotactisme positif de la trompe et de son pavillon pour le fluide folliculaire et l'ovule Adhésion du pavillon par ses fimbries à la zone d'ovulation et l'ovule est capté par l'oviducte Mouvements ciliaires : transport de l’ovule jusqu’à l’ampoule de l’oviducte

Le corps jaune 3 étapes Installation Développement Lutéolyse

Le corps jaune (2) Installation Formation du corps hémorragique : après l'ovulation, le reste du follicule se remplit d'un caillot de sang et fluide folliculaire Formation du corps jaune : mélange des cellules de granulosa et thèque Une angiogenèse extrêmement rapide se développe et irrigue ce corps jaune (rouge vif)

Le corps jaune (3) Développement en quelques jours le corps jaune se développe et atteint une taille importante il sécrète de la progestérone (P4) de manière croissante et atteint un plateau de sécrétion après quelques jours

Le corps jaune (4) Lutéolyse sous l'influence des oestrogènes (E2) folliculaires, l'activité du corps jaune régresse brutalement la sécrétion de P4 s'arrête Formation du corps blanc (corpus albicans) : disparition des structures du corps jaune

Follicules et corps jaune

Autres modifications en période oestrale Cervix ouverture sous l'effet de E2 glaire fluide et favorable aux spz Utérus : contractions ascendantes Isthme et partie basse de l'oviducte ouverture péristaltisme ascendant

Autres modifications en période lutéale Cervix fermeture glaire muqueuse et hostile aux spz Utérus pas de contractions Développement et sécrétions de l’endomètre Isthme et partie basse de l'oviducte ouverture et mouvements ciliaires descendants en début de phase lutéale fermeture en pleine phase lutéale

Autres modifications en période de lutéolyse Cervix ouverture rejet de l'endomètre hypertrophié Utérus contractions descendantes Sans fécondation : dégénérescence de l’endomètre (menstruations) Isthme et partie basse de l'oviducte fermeture

Épithélium vaginal Modifications en fonction des taux hormonaux (ex : rat, mais semblable chez différentes espèces) Œstrus : c. kératinisées Proœstrus : c. nucléées Métœstrus : c. nucléées + lymphocytes Diœstrus : surtout lympho

Contrôle endocrinien du cycle ovarien

Généralités Activité sexuelle repose sur une série de glandes à sécrétion endocrine -> axe endocrinien hypothalamus - hypophyse - gonades - tractus génital A chaque niveau interviennent des mécanismes de régulation (rétrocontrôles) nécessaires à une activité harmonieuse de l'ensemble de l'axe

L’hypothalamus Sécrétion de GnRH (Gonadotrophin Releasing Hormone) libérée dans la veine porte hypothalamo-hypophysaire sécrétion de GnRH est pulsatile (indispensable sinon insensibilisation de l’hypophyse) Pulsatilité augmente en période pré-ovulatoire Rôle : stimulation de la sécrétion des gonadotrophines de l’hypophyse (LH, FSH)

L’hypothalamus (2) Rétrocontrôle de la sécrétion de GnRH Feed-Back négatif (FB-) par : la GnRH en concentration élevée inhibe elle-même sa propre libération par l'hypothalamus les gonadotrophines hypophysaires (LH, FSH) dont elle stimule la sécrétion les hormones ovariennes (E2, P4 et inhibine) FB+ par : L’E2 au moment de l'œstrus, une importante augmentation de la sécrétion de GnRH puis de LH qui déclenchent l'ovulation.

L’hypothalamus (3) Autres hormones sécrétées par l’hypothalamus : La leptine : hormone secrétée par le tissu adipeux, agit également sur l'activité des neurones à GnRH influencée par l'état corporel, le stress, l'exercice physique prolongé connexions avec les centres de la faim et de la satiété la TRH (Thyrotropin Releasing Hormone) stimule la sécrétion de TSH (Thyroïd Stimulating Hormone) -> augmente métabolisme stimule la production de PRL (prolactine) -> effets mammotrope, lactogénique

L’hypophyse Sécrétion des hormones gonadotropes ou gonadotrophines FSH (Follicle Stimulating Hormone) : hormone stimulant les follicules ovariens LH (Luteinizing Hormone) : hormone stimulant l'ovulation et le développement du corps jaune Rôle : stimulation de la sécrétion des hormones ovariennes (E2, P4, activine, inhibine)

L’hypophyse (2) Rôle de la FSH augmente le métabolisme cellulaire et favorise la multiplication cellulaire dans les follicules recrutés -> assure donc la croissance des follicules augmente le nombre de récepteurs à la LH, ce qui favorise la synthèse des œstrogènes par la thèque folliculaire augmente la synthèse d'inhibine par les follicules

L’hypophyse (3) Sécrétion de la FSH : Contrôle et rétrocontrôle vagues de sécrétion corrélées aux croissances folliculaires. A chaque maximum de sécrétion correspond un recrutement de follicules. plus une décharge pré-ovulatoire au cours du cycle Contrôle et rétrocontrôle Contrôle par GnRH pas évident car sécrétion FSH non pulsatile (permissivité ?) Rétrocontrôle par hormones ovariennes (principalement FB- par inhibine / FB+ par activine)

L’hypophyse (4) Rôle de la LH : agit sur le métabolisme des follicules dont elle stimule principalement les cellules de la thèque -> favorise donc la sécrétion de l’E2 stimule le développement et l'activité du corps jaune qui sécrète de la P4

L’hypophyse (5) Sécrétion de la LH émise sous forme de pulses dont la fréquence est identique à celle du GnRH (1 pulse/8h à 1 pulse/1h) Sécrétion plus ou moins constante tout au long du cycle Décharge pré-ovulatoire Rétrocontrôle par hormones ovariennes (principalement FB- par inhibine / FB+ par activine)

L’hypophyse (6) Autres hormones sécrétées par l’hypophyse : La PRL : augmentation en période ovulatoire Dans une certaine limite de concentration : favorise l'activité des neurones à GnRH Taux faibles ou élevés : activité inhibitrice Action synergique avec la LH pour stimuler le développement et l'activité du corps jaune Effets mammotropes et lactogéniques L'ocytocine renforce l'activité contractile des muscles du tractus génital (utérus, oviductes) -> favorise le déplacement des spz

Évolution des hormones hypophysaires

Les ovaires Les ovaires (gonades femelles) sont soumis à l'influence de la FSH et de la LH et produisent : des œstrogènes et de l'inhibine dans les follicules de la progestérone par le corps jaune Ces hormones interagissent sur l'hypothalamus et l'hypophyse (rétrocontrôle) Hormones stéroïdiennes : stimulent le développement de l'utérus et du tractus génital.

Les ovaires (2) L'œstradiol (E2) Action sur l’hypothalamus : Conditions normales : FB- Réaction en chaîne de type explosif : FB+ : Augmentation du GnRH -> LH et FSH -> E2 -> déclenchement de l'ovulation Action au niveau hypophysaire : FB- qui ralentit la sécrétion de LH et FSH

Les ovaires (3) Au niveau de l'ovaire FB+ : E2 favorise sa propre production en stimulant le métabolisme des follicules Action lutéolytique : détruit le corps jaune et permet la prochaine ovulation Au niveau de l'utérus et de l’oviducte E2 provoque des contractions favorisant la rencontre des spz et de l'ovule.

Les ovaires (4) La progestérone (P4) Sécrétion de la P4 Rôle de la P4 augmentation 2 jours après l'ovulation plateau pdt la phase lutéale puis régression Rôle de la P4 au niveau de l’hypothalamus et hypophyse : inhibe la sécrétion de GnRH et de LH et FSH au niveau ovarien : empêche la maturation folliculaire et maintient la sécrétion d'E2 dans certaines limites Au niveau de l'utérus : provoque une inhibition des contractions mais un développement des parois et une augmentation du métabolisme.

Évolution des hormones ovariennes

Les ovaires (5) L’inhibine et l’activine Même famille hormonale Actions antagonistes au niveau hypophysaire Inhibine : inhibe la sécrétion principalement de FSH Activine : stimule la sécrétion de FSH

Rôle des hormones ovariennes Sur la glaire cervicale oestrogènes : stimulent la sécrétion de glaire cervicale et augmentent sa perméabilité aux spz progestérone : diminue la sécrétion et la rend imperméable aux spz

Rôle des hormones ovariennes (2) Sur l’endomètre (muqueuse qui tapisse l’intérieur de la cavité utérine) oestrogènes : épaississement de l’endomètre -> Phase proliférative progestérone : stoppe le développement de l'endomètre mais stimule la sécrétion des glandes de l'endomètre -> Phase sécrétoire

Rôle des hormones ovariennes (3) Fin de vie du corps jaune : chute de la progestérone -> détachement de l’endomètre de la paroi utérine = menstruation (règles) En cas de grossesse : maintien de la sécrétion de progestérone par l'hCG (human Chorionic Gonadotrophin) -> empêche l'apparition des règles fonctionnement cyclique de l'endomètre : cycle menstruel

Cycle menstruel (endomètre)

L’utérus Influence des hormones ovariennes Progestérone : développement Oestrogènes : production de prostaglandine F2 (PGF2) qui détruira le corps jaune (lutéolyse)

Les prostaglandines 2 types de prostaglandines (sécrétion : reins, rate) PGE2 lutéotrope : stimule le développement du corps jaune et la production de P4 favorise le déplacement de l'œuf fécondé vers l'utérus PGF2 lutéolytique : freine la production de P4 et entraîne la destruction du corps jaune Phase oestrale : stimule le déplacement de l'œuf et des spz au niveau de l'utérus et de l'oviducte Pdt lutéolyse : provoque des contractions descendantes de l'utérus

Synthèse du contrôle hormonal Hypothalamus : sécrète une hormone, le GnRH (Gonadotrophin Releasing Hormone) stimule les sécrétions hypophysaires Hypophyse : sécrète 2 hormones (gonadotrophines) la FSH (Follicle Stimulating Hormone) la LH (Luteinizing Hormone) Stimule les sécrétions ovariennes

Synthèse du contrôle hormonal (2) Ovaires Sécrète 2 hormones stéroïdiennes Oestrogènes par les follicules Progestérone par le corps jaune Sécrétions ovariennes régulent les sécrétions hypothalamiques et hypophysaires

Synthèse du contrôle hormonal (3) Modalités de contrôle varient en fonction du stade de développement des follicules Phase folliculaire la FSH stimule la croissance des follicules et la synthèse d’oestrogènes En retour, les oestrogènes régulent la sécrétion de FSH Fin de phase folliculaire les fortes quantités d’oestrogènes secrétées par l'ovaire stimulent l'hypothalamus et l'hypophyse ce qui entraîne une décharge brutale et très importante de LH (pic de LH) qui va induire l'ovulation et la maturation ovocytaire

Synthèse du contrôle hormonal (4) Phase lutéale : la LH stimule le corps jaune qui en réponse synthétise de la progestérone Fin de phase lutéale : chute de la LH, entraînant la lutéolyse S'il y a grossesse, l'embryon secrète l' hCG (human Chorionic Gonadotropin) qui a le même effet que la LH et qui va donc stimuler le corps jaune et empêcher la lutéolyse.

Le système reproducteur mâle

Généralités L'appareil génital mâle est composé : des testicules des voies génitales Épididyme Canal déférent des glandes annexes Vésicule séminale Prostate Glandes bulbo-urétrales des organes génitaux externes

Glande bulbo-urétrale Système reproducteur mâle Vésicule séminale Prostate Corps spongieux Glande bulbo-urétrale Corps caverneux Urètre Scrotum Canal déférent Épididyme Tubule séminifère

Glande bulbo-urétrale Système reproducteur mâle (2) Vésicule séminale Canal déférent Urètre Urètre Canal éjaculateur Corps caverneux Prostate Corps spongieux Urètre Glande bulbo-urétrale Épididyme Gland Testicule Prépuce Scrotum Ouverture

Les testicules Fonctions endocrine et spermatogénique séparées Localisés à l'extérieur de la cavité abdominale pour température entre 32 et 34°C nécessaire à la spermatogenèse Thermorégulation assurée par le plexus pampiniforme dans lequel artères et veines entrelacées permettent des échanges de chaleur les muscles cremasters responsables de l'éloignement ou du rapprochement des testicules

Les testicules (2) le testicule comprend l'albuginée : capsule fibreuse qui entoure l'organe et le cloisonne en 200 à 300 logettes pyramidales le rete testis Chaque logette contient 2 ou 3 tubes séminifères. Ceux-ci débouchent par les cônes déférents dans le rete testis et le canal épididymaire

Coupe et schéma d’un testicule

Les tubes séminifères Rôle : site de la spermatogenèse Composition : A l'extérieur : cellules de Leydig produisant la testostérone A l'intérieur : cellules de Sertoli Servent au maintien et à l'alimentation des spermatocytes au cours de leur transformation en spz Responsables de la sécrétion d'inhibine et peut-être d'activine Barrière hémato-testiculaire : évite le mélange des fluides extracellulaires et du liquide des tubes séminifères Formée par les cellules de Sertoli (jonctions serrées)

Tube séminifère (microscopie)

Schéma d’un tube séminifère

Les voies génitales L’épididyme Le canal épididymaire Site de maturation et de stockage des spz Arrivée des spz par la poussée résultant de leur production continue et suite aux mouvements ciliaires des canaux afférents stockage : 70 à 100.109 spz selon les espèces Le canal épididymaire 4 à 8 m chez l’homme (40-60 m chez les ruminants) temps de migration : 11 à 15 jours selon les espèces sert principalement de voie vectrice du sperme possède aussi une certaine activité sécrétoire (acquisition de la motilité des spz)

Les glandes annexes Rôle : formation du plasma séminal Nécessite les sécrétions de l'épididyme et du canal déférent des vésicules séminales de la prostate des glandes de Cowper (bulbo-urétrales) de quelques glandes situées dans la paroi urétrale Le liquide séminal renferme en fin de parcours : substances minérales et énergétiques acides aminés, acides gras, enzymes prostaglandines…

Les voies génitales externes Le pénis : organe copulateur Partie terminale de l'urètre, entourée de tissus érectiles : le corps spongieux le corps caverneux L'érection est due principalement à l'accumulation de sang dans le tissu des corps caverneux et spongieux

Spermatogenèse et contrôle endocrinien

Spermatogenèse Spermatogenèse = formation des spz à partir de cellules souches (spermatogonies) Durée : 60 à 70 jours Production continue à partir de la puberté 50 à 600 millions de spermatozoïdes par éjaculation Lieu: les tubules séminifères

Spermatogenèse (2) Processus long : 6 à 8 semaines multiplication spermatogonies et différentiation -> spermatocytes I (2 semaines) Mitose réductionnelle de la méiose -> spermatocytes II Mitose équationnelle de la méiose -> spermatides (2 à 4 semaines) fin différenciation et maturation : spermiogenèse -> spermatozoïdes (2 semaines)

Phases de la spermatogenèse

Le spermatozoïde Gamètes mâles : petites cellules (3μm de large et 60μm de long) très mobiles Ils sont formés de 3 parties : La tête composée du noyau contenant les chromosomes de l'acrosome : sac contenant les enzymes nécessaires à la pénétration dans l'ovocyte La pièce intermédiaire : très riche en mitochondries qui fournissent l'énergie nécessaire au mouvement Le flagelle qui est l'organe de propulsion du spz

Schéma et vue de spermatozoïdes

Contrôle endocrinien Sécrétions de l’hypothalamus pas de centre cyclique : contrôle et activité hormonale sont constants et réguliers GnRH stimule les sécrétions hypophysaires Sécrétions de l’hypophyse La FSH stimule la production de testostérone stimule la production d'ABP (Androgène Binding Protein) La LH, parfois appelée ICSH (Intersticial Cell Stimulating Hormone) : stimule la production de testostérone

Contrôle endocrinien (2) Sécrétions au niveau testiculaire Cellules de Leydig produisent la testostérone Cellules de Sertoli produisent : L’ABP : protéine se couplant à la testostérone pour soutenir la production de spz L’inhibine : FB- sur sécrétion de FSH L’activine : FB+ sur sécrétion de FSH Testostérone régule les sécrétions hypothalamique et hypophysaire Responsable des caractères sexuels secondaires (développement musculaire, voix, comportement)

Schéma du contrôle endocrinien mâle

Fécondation et développement embryonnaire précoce

Accouplement et fécondation Recherche des partenaires Accouplement Remontée des spermatozoïdes Fécondation et développement embryonnaire

Recherche du partenaire Femelle Imprégnation du SNC par P4 (priming) Sécrétion accrue d’E2 Rôle de la DHEA (déhydroépiandrostérone) surénalienne dans la libido ? Présence du mâle (vue, odorat, …) : principalement chez l’animal production de phéromones comportement œstral spécifique préparation du système reproducteur

Recherche du partenaire (2) Mâle Libido liée au niveau de testostérone : responsable du niveau d'excitabilité des centres hypothalamiques Présence de femelle (surtout en chaleur) : principalement chez l’animal production de phéromones comportement de recherche comportement sexuel spécifique tentative d'accouplement

Accouplement Femelle vue, toucher, odorat mécanorécepteurs du vagin et cervix Intégrations par l’hypothalamus : réflexes nerveux via moelle épinière Action sur le système reproducteur Action sur l’hypophyse -> production d’ocytocine -> contractions -> remontée spz

Accouplement (2) Mâle Vue, toucher, odorat : action au niveau bulbaire -> érection Mécanorécepteurs du pénis via réflexes médullaires L1 - S3 : renforcement érection L2 - S1 : SNC -> production d’ocytocine -> éjaculation

Accouplement (3) Autres manifestations physiologiques importantes : Augmentation du rythme cardiaque Augmentation du rythme respiratoire Système circulatoire et vascularisation contractions multiples Système reproducteur Système digestif…

Remontée des spermatozoïdes Insémination vaginale chez la femme Parfois coagulation du sperme chez l’homme : Action d’enzymes de la prostate et de substances des vésicules séminales enzymes protéolytiques : relargage progressif Mucus favorable (vagin, cervix, utérus, oviducte) Contractions péristaltiques utérus et oviducte -> ocytocine, PGs endomètre et PGs du sperme

Remontée des spermatozoïdes (2) Rôle du cervix (col utérin) Isthme de l'oviducte : stockage et libération progressive des spz dans les voies génitales internes cryptes du cervix : nettoyage du sperme par macrophages Tri de la glaire cervicale : spz normaux et mobiles peuvent la franchir Maturation et acquisition du pouvoir fécondant

Parcours des spermatozoïdes vagin : 108 à 4.109 spz utérus : qq 103 spz oviducte : qq 102 spz ampoule (lieu de la fécondation) : qq 10 (1 pénètre ovule)

Maturation des spermatozoïdes Capacitation : acquisition du pouvoir fécondant par des modifications de la paroi du spz qui se déstabilise perte de macromolécules fixées sur la paroi de l’acrosome stimulation par différentes productions de l’oviducte, des cellules du cumulus, … apparition d'agents de fusion de membranes (lysophosphorylaminoalcool) Hypermobilité des spz

Maturation des spermatozoïdes (2) Réaction acrosomiale Spontanée ou induite par la présence de l’ovocyte Fenestration : « trous » dans la paroi de l’acrosome fuite des enzymes (hyaluronidase) lyse de la matrice cellulaire du cumulus Disparition de la paroi de l’acrosome : mise en évidence de récepteurs spécifiques reconnaissant certaines protéines de la zone pellucide Activité épisodique et brutale de la queue du spz => traversée du cumulus de l’ovocyte

Réaction acrosomiale

Fusion des gamètes Spz se fixe à plat contre la zone pellucide (ZP) Reconnaissance protéine 3 (ZP3) Libération de l’acrosine (lors de la réaction acrosomiale) qui digère la ZP (lyse locale) + hyperactivité => traversée de ZP et insertion entre ZP et plasmalemme Reconnaissance protéines spécifiques de membrane équatoriale du spz par des récepteurs spécifiques de plasmalemme => fusion membranes

Fusion des membranes fusion des granules corticaux et plasmalemme => libération du contenu sous la ZP Évite la polyspermie : transformation ZP2, ZP3 durcissement de la zone pellucide qui fait office de protection mécanique de l'embryon (hardening) Intégration du spz dans l'ovocyte Activation des noyaux de l'ovule et du spz achèvement de la 2ème division de maturation de l'ovocyte et expulsion du 2ème GP dans l'ovocyte, préparation à la décondensation de l'ADN mâle au plan moléculaire.

Formation et activation du zygote Formation du pronucleus femelle : Reprise méiose : Anaphase II -> Télophase II Rejet du 2ème GP Formation du pronucleus mâle : stimulée par une protéine appelée MPGF (Male Pronucleus Growth Factor) perte membrane nucléaire décondensation chromosomes nouvelle membrane nucléaire

Formation et activation du zygote (2) Formation du zygote 2PN : Fusion des pronuclei La transcription des gènes maternels et paternels débute rapidement mais ne sera pleinement active qu'au stade 4 ou 8 cellules selon les espèces. Auparavant, l'œuf et le jeune embryon vivent principalement sur les réserves de RNA maternel RQ : fusion des pronuclei : avant ou après une 1ère division de l'œuf (si après -> ???)

Le zygote

Développement embryonnaire Succession de divisions cellulaires : 1 div / 10 h Stade 16 cellules : morula (3ème jour) Stade 64 cellules : blastula ou blastocyste (4ème jour) Cavité liquidienne : blastocèle Cellules en périphérie (trophoblaste) -> annexes de l'embryon (placenta) Masse cellulaire interne -> embryon lui-même Éclosion du blastocyste : grossissement de l'embryon et sortie de la ZP (5ème jour)

Développement 3ème et 4ème jours

Développement 5ème jour

Migration de l’embryon Pendant son développement, l'embryon va se déplacer dans la trompe pour se diriger vers l'utérus Déplacement : mouvements des cils de la paroi de la trompe L'embryon arrive dans l'utérus vers le 4ème jour après la fécondation (épuisement des réserves de l’œuf)

Développement embryonnaire

Nidation de l’embryon Nidation Implantation 2 à 3 jours après arrivée dans la cavité utérine Fixation et insertion de l’embryon dans l’endomètre Développement du placenta : à partir d’une partie de la déciduale Recouvrement de l’œuf par l’endomètre (déciduale) Connexion aux vaisseaux sanguins (apports nutritifs nécessaires au développement)

Contrôle de la gestation C'est le fœtus lui-même qui engendre les modifications nécessaires à sa survie in utero 3 phases de la gestation Initiation de la gestation (maintien du corps jaune) Maintien de la gestation (relais endocrine placentaire) Fin de la gestation (processus de parturition)

Initiation de la gestation Maintien du corps jaune = sécrétion de P4 Sécrétion de PGF2lutéolytique peu modifiée Production très intense de PGE2 lutéotrope Modifications des sécrétions de PG induites par une protéine sécrétée par l'embryon : trophoblastine produite par les cellules constitutives du trophoblaste

Maintien de la gestation Relais endocrine embryonnaire Régression progressive du corps jaune (à partir de la 8ème semaine) L'embryon prend le relais de la sécrétion des hormones : le taux de progestérone augmente progressivement celui d'œstradiol aussi mais plus lentement

Maintien de la gestation (2) Relais endocrine placentaire Le placenta sécrète des hormones de type hypophysaire Stimulent la production de P4 Stimulent le développement de l'utérus et de l'embryon Production de l‘hCG (hormone chorionique gonadotrophique) Sécrétion max entre 50 et 70 jours de gestation Stimule le corps jaune

Maintien de la gestation (3) Production de l'hormone lactogène placentaire production augmente jusqu'à la 36ème semaine puis décroît au cours du dernier mois action somatotrope, mammotrope et lutéotrope, assez comparable à la prolactine Sécrétion de la Corticotrophique Releasing Hormone (CRH) stimule la maturation de l'axe hypophyse-surrénale chez le fœtus induit la synthèse par le placenta d'hormones de type surrénalien (cortisol et DHEA principalement)

Endocrinologie

Fin de la gestation Fin gestation = processus de parturition Sécrétion de CRH (Corticotropin-releasing hormone) Par l’hypothalamus du fœtus et le placenta Stimule la production d’ACTH Sécrétion d’ACTH (Adreno CorticoTropic Hormone) Par l’hypophyse du fœtus et le placenta Stimule la production de corticoïdes par la surrénale (cortisol)

Régulation de l’axe corticotrope

Fin de la gestation (2) Rôle du cortisol fœtal et placentaire Cortisol plasmatique fœtal : 20 à 80-260 ng/ml avant la parturition Augmentation de la production de P4 par le placenta Diminution de la production des oestrogènes Rôle des oestrogènes : production de PGF2 puissant stimulateur des contractions utérines provoque la destruction du CJ et diminue la P4 agit sur la libération d'ocytocine (renforce les contractions)

Fin de la gestation (3) Rôle de la relaxine produite par l'ovaire, l'utérus ou le placenta en proportions variables selon les espèces triple action : un relâchement des ligaments pelviens et sacrosciatiques qui facilite le passage du fœtus un effet dilatateur sur le col utérin une diminution de la contractilité utérine Effets peu clairs chez la femme car sécrétée principalement au 1er semestre

Contrôle endocrinien de la parturition

Début et fin de vie sexuelle

Phase embryonnaire continuation du développement du système hypothalamus-hypophyse-gonades entamé au stade fœtal Mi-gestation : influence du GnRH -> concentrations en LH et FSH fœtales élevées Maturation de l'encéphale et production de stéroïdes par le placenta -> FB- de la LH et la FSH Naissance : réaugmentation brutale des taux de LH et FSH

Modifications hormonales

Stade infantile Installation progressive des mécanismes de FB Peu de stéroïdes sont sécrétés Teneurs en FSH élevées -> favorise l'activité mitotique au niveau des gonades Taux de LH moins élevé

Stade pré-pubertaire Chez la femme : Chez l’homme : Sécrétion de LH devient régulière (1 pulse / 2h) la FSH reste élevée Augmentation de la sécrétion de prolactine Chez l’homme : la FSH augmente tout le temps progressivement LH faible puis augmentation brutale jusqu’à 1 pulse / 2 h Augmentation de la sécrétion des gonadotrophines entraîne : Le développement final des organes reproducteurs La sécrétion de stéroïdes sexuels Une première maturation folliculaire et la spermatogenèse

Fécondité Fertilité maximale entre 20 et 40 ans chez la femme Taux de stérilité : augmentation exponentielle 3,5 % entre 15 et 20 ans près de 100 % à 60 ans Entre 15 et 45 ans : Mortalité embryonnaire augmente linéairement Augmentation exponentielle du taux d'enfants anormaux

Taux de fécondité

Sénescence chez la femme Ménopause : arrêt progressif des cycles du à la disparition du pool de follicules ovariens Modifications hormonales Baisse des taux d’oestrogènes Diminution du taux d’inhibine et des stéroïdes Augmentation très importante du taux de LH (x3) puis diminution progressive Augmentation du taux de FSH (x3 – x10) Chute du taux de prolactine

Sénescence chez l’homme Modifications anatomiques et comportementales comportement sexuel diminue avec l'âge le taux d'impuissance augmente progressivement à partir de 40 à 50 ans diminution du volume testiculaire et de la production de sperme Modifications hormonales Diminution progressive du taux de testostérone de 20 à 90 ans relation entre taux de testostérone et activité sexuelle Grande variabilité inter-individuelle

Sénescence chez l’homme (2) Vieillissement de l'axe hypothalamus – hypophyse – testicule Au niveau hypothalamique : modifications de la sécrétion de GnRH Au niveau hypophysaire Sécrétion accrue de LH mais activité biologique diminuée Sensibilité des cellules gonadotropes au GnRH diminuée Au niveau gonadique Diminution du nombre de cellules de Leydig Diminution de la synthèse des stéroïdes