Régulation de la fonction reproductrice chez l’Homme

Introduction

Des dosages sanguins sont réalisés chez des patients souffrant de retard pubertaire :

La FSH et la LH sont des hormones produites par une petite glande suspendue à la base du cerveau : l’hypophyse.

• Comment l’hypophyse (liée au cerveau) contrôle-t-elle la fonction de la reproduction ?
  

I – Les hormones sexuelles

1 – Chez l’homme

Pour mettre en évidence le rôle des hormones sexuelles chez l’homme, on propose l’étude des données suivantes.

• Le tableau 1 montre les expériences de castration, d’implantation et d’injection d’extraits testiculaires chez la souris :
  

Q-1 – Que peut-on conclure des résultats présentés par le tableau 1 ?

• Le tableau 2 montre les effets de la destruction sélective des cellules testiculaires de souris :
  

Q-2 – Que peut-on conclure des résultats présentés par le tableau 2 ?

• La figure (1) montre l’évolution de la concentration de la concentration de la testostérone dans le sang et la masse des testicules chez l’homme selon l'âge, et la figure 2 montre la variation quotidienne de la concentration de la testostérone dans le sang chez le mouton.
  

Q-3 – Décrivez la sécrétion de la testostérone par les testicules ?

R-1 – Les résultats du tableau 1 montrent que les testicules contrôlent la croissance des caractères sexuels primaires et secondaires (diminution de la masse des vésicules séminales chez les souris castrés). Ce rôle est assuré par la production d’hormones dans le sang (l’injection d’extraits testiculaires rétablit la masse normale des vésicules séminales).
R-2 – Les résultats du tableau 2 montrent qu’en plus du contrôle de la croissance des caractères sexuels par les hormones, les testicules assurent la production des spermatozoïdes au niveau des tubes séminifères (voir l’annexe).
L’hormone testiculaire est produite par les cellules de Leydig (interstitielles), cette hormone est appelée Testostérone.
R-3 – Les graphes montrent que la sécrétion de la testostérone augmente durant l’age de la puberté (apparition des caractères sexuels secondaires entre 10 à 18 ans), et que la sécrétion de la testostérone se fait de façon pulsatile durant chaque journée, ce qui fait évoluer la quantité de cette hormone dans le sang autour d’une valeur moyenne fixe.

Annexe : Les figures suivantes montrent l’organisation de l’appareil reproducteur de l’homme

Rôles des constituants de l’appareil génital de l’homme :

Remarque : Le sperme est un liquide blanc visqueux formé d’un mélange de liquide séminal et prostatique et de spermatozoïdes. Un millilitre de sperme normal renferme de 100 à 180 millions de spermatozoïdes.

2 – Chez la femme

Pour mettre en évidence le rôle des hormones sexuelles chez l’homme, on propose l’étude des données suivantes.

• Le tableau 1 montre les expériences d’ablation des ovaires (voir l’annexe), d’implantation et d’injection d’extraits d’ovaires chez la souris :
  

Q-1 – Que peut-on déduire des résultats présentés par le tableau 1 ?

La figure suivante montre l’évolution des follicules, des concentrations plasmatiques des hormones ovariennes et de la muqueuse utérine pendant les jours du mois chez la femme.

Q-2 – À partir de ces données, décrivez comment l’ovaire contrôle le cycle ovarien.

R-1 – Ces expériences montrent que l’ovaire commande le fonctionnement du cycle utérin par la sécrétion d’hormones (L’injection, après ablation, des extraits d’ovaires conduisent au développement des muqueuses utérines, mais sans variation cyclique).

R-2 – Les figures montre que le fonctionnement cyclique de l’utérus (cycle utérin) est synchronisé au fonctionnement cyclique de l’ovaire (cycle ovarien)
Cette synchronisation est assurée par la sécrétion des hormones ovariennes : les œstrogènes (principalement l’œstradiol) et la progestérone.
Le contrôle par les hormones ovariennes se fait comme suivant :

• Au cours de la phase folliculaire, la sécrétion de l’œstradiol augmente, ce dernier se fixe sur des récepteurs au niveau de la muqueuse utérine, ce qui conduit à son épaississement.
  
• Pendant la phase lutéale, le développement de la muqueuse s’accentue sous l’action combinée des deux hormones : l’œstradiol et la progestérone.
  
• La chute du taux plasmatique de ces hormones à la fin du cycle, suite à la régression du corps jaune, provoque la mort et le détachement de la partie supérieure de la muqueuse, ce qui entraîne la menstruation au début du cycle suivant.
  

Ces changements, sous l’influence des hormones ovariennes, préparent le corps de la femme à la fécondation et à la grossesse attendues.

Annexe : La figure suivante montre l’organisation de l’appareil génital de la femme :

Les noms de la figure :

Les fonctions des organes :

II – L’intégration neuro-hormonale et la régulation de la sécrétion des hormones sexuelles

1 – Régulation de l’activité sécrétoire des testicules

Le taux de la testostérone dans le sang est toujours compris dans une certaine fourchette : il ne dépasse pas 10 ng/ml de sang et ne passe jamais en dessous de 3 ng/ml de sang ; c’est une constante biologique.
Pour comprendre comment se fait la régulation de la concentration de la testostérone dans le sang, on propose l’étude des données suivantes :

• Données 1 : le tableau 1 montre les résultats d’une expérience réalisée sur un rat adulte.
  

Q-1 – À partir des données du tableau 1, déduisez le rôle de l’hypophyse.

• Données 2 : le tableau 2 montre les résultats d’une expérience réalisée sur des rats adultes différents.
  

Q-2 – À partir des données du tableau 2, déduisez le mécanisme du fonctionnement de l’axe hypothalamo-hypophysaire.

• Données 3 : le document 1 représente, chez un bélier, les variations des taux sanguins de 3 hormones : GnRh, LH et la testostérone.
  

Q-3 – À partir des graphes du document 1, déduisez la relation entre les sécrétions des testicules, l’hypophyse antérieure et l’hypothalamus.

• Données 4 : le document 2 montre la variation du taux sanguin de LH chez un bélier dans différentes situations :
  
  
• A : 9 jours avant castration (état normal)
  
• B : 7 jours après castration
  
• C : Un autre bélier castré 7 jours, mais recevant une perfusion continue de testostérone
  

Q-4 – À partir des graphes du document 2, déduisez le type de contrôle réalisé par les testicules sur le complexe hypothalamo-hypophysaire.
Q-5 – Réalisez un schéma synthétique qui illustre le mécanisme de la régulation du fonctionnement des testicules.

R-1 – Les expériences du tableau 1 montre que l’hypophyse contrôle l’activité des testicules, par la sécrétion d’hormone hypophysaire dans le sang.
R-2 – Les expériences du tableau 2 montre que l’hypothalamus contrôle l’activité de l’hypophyse. En effet, l’hypothalamus reçoit plusieurs stimulus externes, et il répond à certains stimulus par la libération de la GnRH (gonadotropin releasing hormon) par des cellules neurosécrétoires (ou neurosécrétrices). Cette hormone est acheminée vers l’hypophyse antérieure par les veines portes, et elle déclenche la sécrétion des gonadostimulines (FSH et LH).
R-3 – Le document 1 montre que les sécrétions de GnRH de LH (et aussi FSH) et de la testostérone sont pulsatiles (sous forme de pulsation). Ainsi, en réponse à chaque pic de GnRH :

• Les cellules hypophysaires produisent de la FSH et LH, qui sont libérées dans la circulation sanguine générale pour stimuler les cellules cibles situées dans les testicules (d’où le nom gonadostimulines).
  
• La LH stimule les cellules de Leydig pour provoquer la sécrétion de la testostérone.
  
• La FSH stimule la spermatogenèse.
  

R-4 – Les graphes du document 4 montrent qu’en absence de la testostérone (B), la libération de LH est très grande, et dans le cas d’injection continue de la testostérone, la libération de LH est très faible.
Donc, la testostérone inhibe la production de LH ; c’est le rétrocontrôle négatif.
R-5 – Schéma simplifié qui illustre la régulation du fonctionnement des testicules.

Annexe :

2 – Régulation de l’activité sécrétoire des ovaires

Comme les hommes, les femmes ont le même système de régulation, car les gonadostimulines sont représentées par les mêmes molécules : LH et FSH. Cependant, il se distingue des hommes par des sécrétions périodiques au cours de chaque cycle.
Pour mieux comprendre la régulation périodique de l’activité du système reproducteur chez les femmes, on propose l’étude des données suivantes.

• Données 1 : le tableau 1 présente des expériences réalisées sur des souris normales et pubères
  

Q-1 – À partir des résultats de ces expériences, montrez l’existence d’un mécanisme régulateur de l’activité ovarienne par l’hypophyse.

• Données 2 : Le tableau 2 présente des expériences réalisées sur guenons femelles adultes (le cycle sexuel de la guenon est comparable à celui de la femme) :
  

Q-2 – À partir de ces expériences, expliquez l’action des ovaires sur le complexe hypothalamo-hypophysaire.
Q-3 – Complétez le schéma suivant pour résumer les interactions entre le complexe hypothalamo-hypophysaire et l’ovaire.

R-1 – Les expériences du tableau 1 montre que l’hypophyse contrôle l’activité des ovaires par la sécrétion des gonadostimulines (FSH et LH). Ces derniers n’interviennent pas dans le contrôle du cycle utérin (dernière expérience).

R-2 – Les expériences du tableau 2 montrent que les hormones ovariennes exercent un rétrocontrôle sur le complexe hypothalamo-hypophysaire :

• L’œstradiol :
  
  
• Exerce un rétrocontrôle négatif au début du cycle, lorsque sa concentration est petite.
  
• Exerce un rétrocontrôle positif au milieu du cycle, lorsque sa concentration devient plus grande. Ceci provoque la libération de grande quantité de LH et FSH (pic de LH et FSH). Le pic de LH déclenche l’ovulation vers le 14ᵉ jour du cycle.
  
• La progestérone exerce un rétrocontrôle négatif sur le complexe hypothalamo-hypophysaire quelle que soit sa concentration.
  

R-3 – Le schéma :