CM1 : Régulations de la fonction de reproduction chez la Femme PDF

Séquence 1 : Régulations de la fonction de reproduction chez la Femme (4,5 H) CM1 : Physiologie de la reproduction féminine (3,5 H) CM2 : Evaluation de la qualité des gamètes femelles (1H) Gaëlle Marteil – MCF [email protected] UE optionnelle Physiopathologie de la Reproduction Humaine 1 CM...

Séquence 1 : Régulations de la fonction de reproduction chez la Femme (4,5 H) CM1 : Physiologie de la reproduction féminine (3,5 H) CM2 : Evaluation de la qualité des gamètes femelles (1H) Gaëlle Marteil – MCF [email protected] UE optionnelle Physiopathologie de la Reproduction Humaine 1 CM1 : Régulations de la fonction de reproduction chez la Femme I. Généralités sur l’appareil reproducteur féminin II. Folliculogenèse III. Ovogenèse IV. Fonctions endocrines de l’ovaire et régulations hormonales 2 I. Généralités sur l’appareil reproducteur féminin Ensemble des organes féminins dont la dont la fonction première est la reproduction Composition : Organes externes Organes internes ▪ Vulve Trompe de Fallope Ovaire Utérus Vagin Glande mammaire 3 I. Généralités sur l’appareil reproducteur féminin Fonctions : - Produit et transporte les gamètes femelles jusqu’au site de fécondation - Permet l’entrée des gamètes mâles, les spermatozoïdes - Prodigue un environnement approprié pour la fécondation et au transit puis implantation de l’embryon - Prodigue un environnement riche et stable pour le développement de l’embryon - Expulsion fœtus - Alimentation nouveau-né - Participe à la régulation hormonale - Protection contre les organismes infectieux 4 I. Généralités sur l’appareil reproducteur féminin • Les ovaires = Les gonades féminines Follicule ovarien Ovaire Unité fonctionnelle de l’ovaire : Follicule ovarien - Fonction exocrine : Renferme le gamète femelle = ovocyte - Fonction endocrine : Production hormones Ovogenèse : Formation et maturation d’un gamète féminin de qualité: Ovocyte II ou ovocyte mature Folliculogénèse : Croissance et maturation du follicule ovarien Ces deux processus biologiques sont indissociables 5 I. Généralités sur l’appareil reproducteur féminin • Les ovaires = Les gonades féminines ✓ Fonction : Ovaire Ovaire - Exocrine : Production et libération du gamète femelle (=ovocyte mature) Endocrine : Sécrétion hormonale : hormones stéroïdiennes (œstrogènes + progestérone) et hormones peptidiques ✓ Anatomie : - Organes pairs Forme ovale aplatie Taille : Longueur : 4cm x Largeur : 2cm x Epaisseur : 1cm Coiffés par le pavillon de la trompe Communique avec l’utérus via les trompes utérines 6 I. Généralités sur l’appareil reproducteur féminin • Les ovaires = Les gonades féminines ✓ Histologie : stroma conjonctif contenant les follicules Epithélium Albuginée une seule couche cellules cubiques Cortex stroma conjonctif dense tissu conjonctif lâche très blanchâtre vascularisé → irrigation du cortex Follicules ovariens Unité fonctionnelle : - Renferme le gamète femelle - production hormones 7 I. Généralités sur l’appareil reproducteur féminin • Les ovaires = Les gonades féminines ✓ Cycle ovarien : Jours 0 14 Cycle ovarien Fonctionnement cyclique : Libération de l’ovocyte fécondable J14 28 8 I. Généralités sur l’appareil reproducteur féminin • Les trompes utérines = oviductes ✓ Fonctions : Trompe de Fallope - Capture et transport de l’ovocyte Siège de la fécondation Transport des spermatozoïdes et de l’embryon ✓ Histologie : - Epithélium cylindrique cilié → Acheminement des spermatozoïdes et de l’embryon ✓ Anatomie : - Organes pairs Taille : Longueur 10 cm/diamètre 1 à 3 cm Relient les ovaires à l’utérus 9 I. Généralités sur l’appareil reproducteur féminin • Les trompes utérines = oviductes ✓ 4 portions anatomiques Segment intra-mural = situé dans la paroi utérine Ostium utérinum : Orifice qui relie la cavité utérine aux trompes → franchi par les spermatozoïdes pour atteindre le lieu de la fécondation → franchi par l’embryon pour atteindre l’utérus 10 I. Généralités sur l’appareil reproducteur féminin • Les trompes utérines = oviductes ✓ 4 portions anatomiques Segment intra-mural = situé dans la paroi utérine Isthme = Partie moyenne – segment droit Musculeuse très épaisse → mouvements actifs pendant/après ovulation : Acheminement de l’embryon vers l’utérus 11 I. Généralités sur l’appareil reproducteur féminin • Les trompes utérines = oviductes ✓ 4 portions anatomiques Segment intra-mural = situé dans la paroi utérine Isthme = Partie moyenne – segment droit Ampoule = 1/3 distal de la trompe Partie dilatée Lieu de la fécondation 12 I. Généralités sur l’appareil reproducteur féminin • Les trompes utérines = oviductes ✓ 4 portions anatomiques Segment intra-mural = situé dans la paroi utérine Isthme = Partie moyenne – segment droit Ampoule = 1/3 distal de la trompe Partie dilatée Lieu de la fécondation Pavillon (= infundibulum) Franges tubaires Ostium abdominal Prolongements en forme de doigts s’allongent à l’extrémité du tube → Recouvrent le site de l’ovulation et conduisent l’ovocyte dans la trompe 13 I. Généralités sur l’appareil reproducteur féminin • L’utérus ✓ Fonctions : Utérus - Transport des spermatozoïdes du vagin vers les trompes Organe de la gestation Protection du fœtus Expulsion du fœtus ✓ Anatomie macroscopique : Rectum Utérus Vessie - Organe unique musculaire creux Taille : Longueur : 7cm x Largeur : 4cm Situé entre la vessie et le rectum Fléchi vers l’avant : antéversion 14 I. Généralités sur l’appareil reproducteur féminin • L’utérus CORPS UTERIN COL de l’UTERUS 15 I. Généralités sur l’appareil reproducteur féminin • L’utérus CORPS UTERIN - Portion dilatée - Creusé d’une cavité : cavité utérine - Lieu de l’implantation de l’embryon COL de l’UTERUS 16 I. Généralités sur l’appareil reproducteur féminin • L’utérus CORPS UTERIN - Partie étroite - Traversé par le canal endocervical : relie cavité utérine au vagin - Composé de • Endocol : Synthèse glaire cervicale • Exocol (Epithélium pavimenteux stratifié ): protection face à l’exposition à un environnement hostile ✓ Fonctions du col : COL de l’UTERUS - Laisser passer les spermatozoïdes vers les voies génitales quand la fécondation est opportune Ecoulement des menstruations Accouchement : dilatation → permet passage tête du fœtus 17 I. Généralités sur l’appareil reproducteur féminin • L’utérus Endomètre Myomètre 18 I. Généralités sur l’appareil reproducteur féminin • L’utérus Endomètre Myomètre Cellules musculaires lisses : contraction automatique S’accroît énormément pendant la grossesse Rôle de protection et d’expulsion du fœtus (contractions) 19 I.2. Organes internes I.2.2 Le tractus génital • Utérus : Endomètre - Recouvre le myomètre - Epithélium uni-stratifié qui repose sur une lame basale et un stroma de tissu conjonctif - Variations histologiques en fonction de la phase du cycle menstruel Myomètre Couche Couche compacte Fonctionnelle Couche spongieuse Couche basale Non expulsée durant la menstruation Myomètre 20 I. Généralités sur l’appareil reproducteur féminin • L’utérus Cycle ovarien Jours 0 14 Phase proliférative Phase sécrétoire 28 Cycle menstruel utérin 21 I. Généralités sur l’appareil reproducteur féminin • Le vagin ✓ Fonctions : Rectum Vagin Vessie - Voie de passage à l’écoulement de sang et de tissu muqueux lors des menstruations Recevoir le pénis et retenir le sperme Voie de passage du fœtus lors de l’accouchement Protection contre les micro-organismes ✓ Anatomie macroscopique : Situé entre la vessie et le rectum S’étend du col de l’utérus jusqu’à la vulve Partiellement obstrué par l’hymen chez la femme vierge - Organe unique Conduit musculo-membraneux Taille : Longueur : 8cm 22 I. Généralités sur l’appareil reproducteur féminin • Les glandes mammaires Muscles pectoraux Cage thoracique Tissu mammaire Mamelon Aréole peau - Production de lait pour nourrir le nouveau-né - Glandes sudoripares apocrines très modifiées - Taille et forme variable d’une femme à l’autre - Développement des glandes mammaires sous influence hormones hypophysaires, ovariennes … - Jusqu’à la ménopause : changements cycliques des seins sous le contrôle des hormones du cycle ovarien Après ménopause : atrophie et involution progressive - Activité hormono-dépendente 23 I. Généralités sur l’appareil reproducteur féminin • La vulve : ensemble des organes génitaux féminins externes ✓ Fonctions : Plaisir sexuel - Protection ✓ Anatomie macroscopique : Clitoris : Organe érectile Méat urinaire Petites lèvres : contient glandes sébacées et sudoripares / Riches en innervations sensitives Grandes lèvres : riche en glandes sébacées et sudoripares et en follicules pileux Orifice vaginal : bordé par les Glandes de Bartholin : glandes tubulo-acineuse – hormono-dépendantes → lubrification du vagin Vestibule : situé entre les petites lèvres/ reçoit le méat urinaire Forme ovoïde 24 CM1 : Régulations de la fonction de reproduction chez la Femme I. Généralités sur l’appareil reproducteur féminin II. Folliculogenèse III. Ovogenèse IV. Fonctions endocrines de l’ovaire et régulations hormonales 25 II. Folliculogenèse 7 000 000 • Vie fœtale : Constitution d’un stock de follicules primordiaux contenant des ovocytes immatures Réserve définitive s’épuisant progressivement 1 000 000 • Naissance à la puberté : Poursuite de l’épuisement du stock de follicules primordiaux sans ovulation 300 000 • Puberté à la ménopause: Poursuite de l’épuisement du stock Activation folliculaire avec 1 ovulation à chaque cycle • Ménopause Stock épuisé 400 ovulations 26 II. Folliculogenèse Lieu de la folliculogénèse Définition : Ensemble des processus permettant à un follicule primordial de se développer en follicule mûr pour atteindre l’ovulation Processus long et très sélectif → plus de 99,9% des follicules dégénèrent puis meurent : processus d’Atrésie folliculaire Processus continu de la puberté à la ménopause 27 II. Folliculogenèse 28 II. Folliculogenèse IIa. Etape d’initiation de la croissance folliculaire >120 jours Activation Durée longue Chronologie exacte inconnue Follicule primordial Follicule primaire Follicule secondaire 35-40 µm 60 µm 60 à 150 µm Sécrétion zone pellucide Nombre cellules folliculaires Nombre cellules folliculaires → Granulosa → Thèque interne Membrane Slavjanski Thèque externe Petites cavités dans la granulosa cellules folliculaires Follicule pré-antral 150 à 200 µm 29 II. Folliculogenèse IIa. Etape d’initiation de la croissance folliculaire → Activation des follicules primordiaux → régulée par une fine balance entre signaux activateurs et inhibiteurs Follicule primordial PI3K/Akt/mTOR - Ovocyte I (= immature) entouré d’une couche de cellules folliculaires aplaties - Stock définitif constitué vers le 7e mois de la vie intra-utérine (7 millions) - A partir de la Puberté → Ménopause : Activation continue des follicules de réserve PTEN FOXO3 KL Akt mTORC Activation AMH + BMP4 BMP7 Follicule primaire - Ovocyte I entouré d’une couche de cellules folliculaires cubiques - Sécrétion de la zone pellucide : matrice glycoprotéique entourant l’ovocyte TGFb 30 La voie PI3K/Akt/mTOR Production de Kit Ligand (=Stem Cell factor SCF), une cytokine produite par les cellules de la granulosa Kit Ligand C-kit Ovocyte Fixation sur son récepteur CKit localisé sur la membrane plasmique de l’ovocyte Noyau 31 La voie PI3K/Akt/mTOR Kit Ligand C-kit PI3K PIP2 PTEN PIP3 Production de Kit Ligand (=Stem Cell factor SCF), une cytokine produite par les cellules de la granulosa Ovocyte Fixation sur son récepteur CKit localisé sur la membrane plasmique de l’ovocyte Noyau Activations de la voie PI3K (PhosphoInositide-3-Kinase) 32 La voie PI3K/Akt/mTOR Production de Kit Ligand par les cellules de la granulosa Kit Ligand C-kit PIP2 PI3K PTEN PIP3 Fixation sur son récepteur CKit localisé sur la membrane plasmique de l’ovocyte Ovocyte P Akt Noyau Activations de la voie PI3K (PhosphoInositide-3-Kinase) Activation de Akt (= protéine kinase B) 33 La voie PI3K/Akt/mTOR Activation de Akt (= protéine kinase B) Kit Ligand C-kit PIP2 PI3K PTEN PIP3 Ovocyte Export nucléaire de FOXO3 Inhibition de TSC1/TSC2 (facteur transcription impliqué dans l’arrêt du cycle cellulaire et apoptose) P Activation de mTORC1 Akt P Survie Croissance folliculaire TSC1 TSC2 P P FOXO3 Croissance et prolifération cellulaire Noyau mTORC1 Activation follicules primordiaux 34 La famille du TGFb AMH Kit Ligand Follicules en croissance C-kit Ovocyte Activation follicules primordiaux Noyau BMP4 (Bone morphogenetic protein 4) BMP7 (Bone morphogenetic protein 7) Autres molécules : Androgènes + 35 II. Folliculogenèse III.b. Croissance basale 65 jours 25 jours 40 jours cellules folliculaires Follicule pré-antral Stade 1 150 à 200 µm Formation antrum (rempli de liquide folliculaire) Follicule antral débutant stade 2 cellules folliculaires Augmentation du volume de l’antrum Follicule antral stade 4 1 à 2 mm 36 II. Folliculogenèse IIc. Régulation de la croissance folliculaire entre l’activation et le petit follicule antral - La croissance des Follicules dont le Ø<2mm est indépendante des gonadotrophines >120 jours Follicule primaire Follicule secondaire 60 µm 60 à 150 µm 65 jours Follicule pré-antral 150 à 200 µm Follicule antral débutant stade 2 Follicule antral stade 4 1 à 2 mm 37 II. Folliculogenèse IIc. Régulation de la croissance folliculaire entre l’activation et le petit follicule antral Follicule secondaire Follicule primaire - - KL expression Ovocyte BMP-15 GDF-9 Prolifération/Survie CGs Croissance ovocytaire +++ KL dépendante GDF-9 régule négativement l’expression de KL → freine croissance ovocytaire GDF-9 et BMP-15 stimulent la prolifération des CGs mais inhibent leur différenciation (stéroïdogenèse) Taille : 60 à 150 micromètres Différenciation des CGs Zone pellucide Membrane de Slavjansky Ovocyte I Follicule primaire CG : Cellules de la Granulosa Follicule secondaire Granulosa Thèque 38 II. Folliculogenèse IIc. Régulation de la croissance folliculaire entre l’activation et le petit follicule antral Follicule secondaire A partir du stade secondaire : - GDF-9 et BMP-15 stimulent la prolifération des CGs et différenciation de la thèque mais inhibent la différenciation des CGs (stéroïdogenèse) Follicule tertiaire Ovocyte Ovocyte Thèque externe BMP-15 GDF-9 Thèque interne Zone pellucide Membrane de Slavjansky Ovocyte I Granulosa Antrum cavité antrale Thèque en formation Taille : 200 micromètres à 10 mm 39 Thèque II. Folliculogenèse IIc. Régulation de la croissance folliculaire entre l’activation et le petit follicule antral Follicule secondaire A partir du stade secondaire : - GDF-9 et BMP-15 stimulent la prolifération des CGs et différenciation de la thèque mais inhibent la différenciation des CGs (stéroïdogenèse) - Activine A et BMP-2 → prolifération CGs Follicule tertiaire Ovocyte Ovocyte BMP-15 GDF-9 Activine A BMP-2 Antrum Thèque en formation 40 Thèque II. Folliculogenèse IIc. Régulation de la croissance folliculaire entre l’activation et le petit follicule antral Follicule secondaire A partir du stade secondaire : - GDF-9 et BMP-15 stimulent la prolifération des CGs et différenciation de la thèque mais inhibent la différenciation des CGs (stéroïdogenèse) - Activine A et BMP-2 → prolifération CGs - EGF et FGF-2 → cellules thécales Follicule tertiaire EGF FGF-2 Ovocyte Ovocyte BMP-15 GDF-9 Activine A BMP-2 Antrum Thèque en formation 41 Thèque II. Folliculogenèse IIc. Régulation de la croissance folliculaire entre l’activation et le petit follicule antral Follicule secondaire A partir du stade secondaire : - GDF-9 et BMP-15 stimulent la prolifération des CGs et différenciation de la thèque mais inhibent la différenciation des CGs (stéroïdogenèse) - Activine A et BMP-2 → prolifération CGs - EGF et FGF-2 → cellules thécales - BMP-7 et FGF-7 → prolifération et différenciation de la thèque Follicule tertiaire BMP-7 FGF-7 EGF FGF-2 Ovocyte Ovocyte BMP-15 GDF-9 Activine A BMP-2 Antrum Thèque en formation 42 Thèque II. Folliculogenèse IIc. Régulation de la croissance folliculaire entre l’activation et le petit follicule antral Follicule secondaire A partir du stade secondaire - GDF-9 et BMP-15 stimulent la prolifération des CGs et différenciation de la thèque mais inhibent la différenciation des CGs (stéroïdogenèse) - Activine A et BMP-2 → prolifération CGs - EGF et FGF-2 → cellules thécales - BMP-7 et FGF-7 → prolifération et différenciation de la thèque - AMH → inhibe la prolifération des CGs Follicule tertiaire BMP-7 FGF-7 EGF FGF-2 Ovocyte Ovocyte AMH BMP-15 GDF-9 Activine A BMP-2 Antrum Thèque en formation 43 Thèque II. Folliculogenèse III.c. Développement folliculaire terminal Stade 4→ Stade 5 (Population de follicules sélectionnables (≥ 2mm - stade 5 - développement sous dépendance FSH)) – sensibilité à la FSH accrue Cellules granulosa Sélectionnables Sélectionné Follicule antral Follicule pré-antral Follicule de De Graaf Follicule primaire Follicule primordial GC = Cellules de la granulosa Sélection du futur follicule ovulatoire parmi les follicules sélectionnables → celui qui a le seuil de réponse à FSH le plus bas → stade 6 (Follicule sélectionné) → Apparition récepteurs LH sur cellules Granulosa Durée 5 jours Dominance = MATURATION: Evolution du follicule dominant vers le stade de De Graaf (grossissement, Cellules granulosa ) Atrésie des autres follicules de la cohorte Durée 15 jours 44 II. Folliculogenèse IId. Le développement terminal : Membrane de Slavjansky Follicule de De Graaf = mûr = pré-ovulatoire cavité antrale Zone pellucide Ovocyte I Taille : 20 mm 45 II. Folliculogenèse IId. Le développement terminal Récepteur à la LH Récepteur à la FSH Ovocyte FSH → prolifération et différenciation des CGs +++ → augmentation de la taille du follicule → Sélection du follicule dominant → Stéroïdogenèse +++ dans follicule dominant → aromatase → œstrogènes LH → Stéroïdogenèse +++ (activité P450scc et P450 17a/lyase) → production androgènes → Androstènedione est le principal stéroïde aromatisable Androgènes → stimulent début croissance folliculaire (+ KL, BMP15 GDF9) En fin de phase folliculaire → CGs du follicule dominant possèdent récepteurs à la LH → maturation ovocytaire Antrum Thèque 46 II. Folliculogenèse IIe. L’ovulation Ovulation J14 ❖ Ovocyte II + corona radiata + fluide folliculaire → expulsion vers la trompe utérine ❖ Stimulus ovulation : pic d’hormone lutéinisante (LH) → Génère une inflammation du follicule de De Graaf et de l’apex ovarien → ovulation 36H après le pic de LH ❖ Reste du follicule : follicule déhiscent → se transforme en corps jaune = corps progestatif → glande endocrine temporaire Ovulation 47 II. Folliculogenèse IIe. L’ovulation ❖ Effet du pic de LH sur les cellules de la granulosa Liquide folliculaire exsudant desquamant Cellules épithéliales Epithélium s’étirant normal Rupture de la membrane de Slavjanski Cellules de la granulosa Corona radiata et ovocyte dans une masse d’acide hyaluronique Contraction de la paroi intérieure Cellules de la thèque interne Cellules de la thèque externe innervées Remaniement aboutissant à la rupture du follicule et à l’ovulation • Sécrétion collagénase ➔ Dissociation cellules granulosa ➔ libération de l’ovocyte entouré de la corona radiata dans le liquide folliculaire ➔ Rupture de la membrane de Slavjanski → capillaires + globules blancs + cellules de la Thèque interne envahissent la granulosa • Sécrétion acide hyaluronique → Augmentation pression osmotique dans l’antrum → entrée d’eau → augmentation du volume de l’antrum 48 II. Folliculogenèse IIe. L’ovulation ❖ Effet du pic de LH Liquide folliculaire exsudant desquamant Cellules épithéliales Epithélium • • s’étirant Collagénase des cellules de la granulosa → dissociation épithélium de surface Rupture albuginée normal Rupture de la membrane de Slavjanski • Chute de pression dans l’antrum folliculaire ➔ contraction des myofibroblastes de la Cellules de la granulosa thèque externe ➔ libération de l’ovocyte II entouré de Corona radiata et sa corona radiata à l’extérieur de l’ovaire ovocyte dans une masse d’acide hyaluronique Contraction de la paroi intérieure Cellules de la thèque interne Cellules de la thèque externe innervées Remaniement aboutissant à la rupture du follicule et à l’ovulation 49 II. Folliculogenèse Bilan 1- Initiation 2Croissance basale 3- Développement terminal Cohorte de Follicules pré-antraux entrent en croissance basale Taille x100 85 jours 3 cycles Atrésie Ovulation du follicule dominant 65j 5j 15j 50 II. Folliculogenèse Bilan : Nombreuses molécules impliquées dans l’activation des follicules et la croissance folliculaire: Dialogue ovocyte/cellules folliculaires → zone pellucide ? Les jonctions communicantes entre les cellules de la granulosa du cumulus oophorus sont présentes sur les projections transzonales (TZPs) → projections cytoplasmiques des CGs qui traversent la zone pellucide pour atteindre l’ovocyte → Échange de signaux 51 Baena and Terasaki, 2019 CM1 : Régulations de la fonction de reproduction chez la Femme I. Généralités sur l’appareil reproducteur féminin II. Folliculogenèse III. Ovogenèse IV. Fonctions endocrines de l’ovaire et régulations hormonales 52 III. Ovogenèse Définition : Ovogenèse = Gamétogenèse femelle Processus biologique discontinu conduisant à la formation d’un gamète femelle mature → Ovocyte II → apte à être fécondé Premier Globule Polaire Ovocyte II 53 III. Ovogenèse Ovogenèse: - Processus très long → s’échelonne sur plusieurs années - Début : Au cours du développement du fœtus ▪ Multiplication des ovogonies par mitose (15e semaine → 7e mois vie fœtale) ▪ Première division de méiose bloquée en prophase I → stock d’ovocytes I Phase de multiplication PAR MITOSES Ovogonie Ovocyte I (prophase I) Vie fœtale Début de la méiose 54 III. Ovogenèse Vie fœtale De la puberté à la ménopause : Plusieurs follicules entrent en phase de croissance Ovocyte I (prophase I) A chaque cycle : un seul follicule termine sa maturation - l’ovocyte I poursuit la Méiose I et II et donne 1 ovocyte II haploïde (fin de la méiose II à la fécondation) et un globule polaire I - Dégénérescence continue des ovocytes non activés Globule polaire I Ovocyte II (métaphase II) Fécondation Puberté à la ménopause - 400 ovocytes II ovulés Globule polaire II Globule polaire I Zygote 55 55 III. Ovogenèse Phase fœtale Phase de multiplication PAR MITOSES Phase de croissance Réplication ADN Ovogonie Ovocyte I (prophase I) Vie fœtale Entrée en MEIOSE et blocage en prophase de première division La méiose est une succession de deux divisions cellulaires d’une cellule diploïde (cellule de la lignée germinale) pour former des cellules haploïdes (gamètes) non identiques génétiquement 56 III. Ovogenèse Phase fœtale Prophase de première division méiotique : Phase longue, Chromosomes visibles au microscope 5 Etapes ▪ ▪ Début de la condensation du matériel génétique en chromosomes Association des chromatides sœurs Centromère Membrane plasmique Leptotène Centrosomes Enveloppe nucléaire 57 III. Ovogenèse Phase fœtale Prophase de première division méiotique : Phase longue, Chromosomes visibles au microscope 5 Etapes Complexe synaptonémal ▪ Début de l’appariement des autosomes homologues grâce au complexe synaptonémal : formation des tétrades de chromatides ou bivalents (association de deux chromosomes) Tétrade de chromatides ou bivalent Zygotène Leptotène 58 III. Ovogenèse Phase fœtale Prophase de première division méiotique : Phase longue, Chromosomes visibles au microscope 5 Etapes Complexe synaptonémal Pachytène Zygotène ▪ Leptotène Phénomène d’enjambement entre les chromosomes homologues (= crossing-over) → Echange de segments chromosomiques entre chromatides non-sœurs d’un bivalent → brassage intra-chromosomique • Disparition des centrosomes 59 III. Ovogenèse Phase fœtale Prophase de première division méiotique : Phase longue, Chromosomes visibles au microscope 5 Etapes Complexe synaptonémal Constitution d’un stock ovocytaire définitif : Ovocyte I (diploïde 46 chromosomes bichromatidiens) Chiasma Pachytène Zygotène Diplotène ▪ ▪ Leptotène Séparation des chromosomes homologues qui restent attachés au niveau des CHIASMA = point de croisement Décondensation de la chromatine : forte activité transcriptionnelle 60 III. Ovogenèse Le blocage en prophase I Mise en évidence du facteur clé de la progression en phase M (méiose ou mitose) = M-phase promoting factor = MPF → expérience pionnière de Masui et Markert en 1971 Expérience d'injection de cytoplasme entre des ovocytes de grenouille léopard Prélèvement de cytoplasme d’un ovocyte II mature ( donneur A) Injection dans un ovocyte I immature (receveur B) → reprise de la méiose Cette expérience montre que l'ovocyte A contient un composé cytoplasmique, présent en méiose, et suffisant pour induire la reprise de méiose (Masui et Markert, 1971) 61 III. Ovogenèse Le blocage en prophase I Identification de la nature de ce composé en 1989 (Labbe et al) : Complexe Cycline B-CDK1 Complexe hétérodimérique Sous-unité catalytique Serine thréonine kinase (CDK = Cyclin-Dependent Kinase) CDK1 Sous-unité régulatrice Cycline B Les Complexes Cycline-CDK régulent la progression du cycle cellulaire 62 III. Ovogenèse Le blocage en prophase I MPF maintenu inactif par phosphorylations inhibitrices (Thr14 et Tyr 15)→ Pré-MPF inactif dans les ovocytes I ou immatures phosphatase Wee1/Myt1 kinases 63 III. Ovogenèse Le blocage en prophase I Cellule granulosa AMPc AMPc provenant des CGs → activation de la voie de signalisation de la PKA (Proteine Kinase A) → Wee/Myt1 activées et Cdc25 inhibée → MPF inactif Ovocyte PKA AMPc CDK1 Cycline B Cdc25 Wee1/Myt1 P Pré-MPF inactif CDK1 Cycline B 64 III. Ovogenèse De la Puberté à la Ménopause Division réductionnelle Pic LH Prophase I Diacinèse ▪ ▪ ▪ Séparation des chromosomes homologues Prométaphase I Condensation de la chromatine en chromosomes Glissement des chiasma vers les télomères Début de la désorganisation de l’enveloppe nucléaire Ovocyte I diploïde 46 chromosomes bichromatidiens Métaphase I Globule Polaire I Anaphase I Télophase I Division asymétrique Répartition aléatoire des chromosomes dans les deux cellules → Brassage inter-chromosomique →223 combinaisons Ovocyte II haploïde 23 chromosomes bichromatidiens 65 III. Ovogenèse De la Puberté à la Ménopause Division équationnelle Séparation des chromatides sœurs Globule Polaire I Ovocyte II haploïde 23 chromosomes bichromatidiens Prométaphase II Pas de prophase II Métaphase II Blocage jusqu’à la fécondation Gamète femelle Ovocyte mature 66 III. Ovogenèse De la Puberté à la Ménopause : la levée du blocage en prophase I PIC LH Phosphorylation des cibles du MPF lamines, histones … Wee1/Myt1 GVBD Germinal vesicle breakdown = Rupture de la vésicule germinative MII 67 III. Ovogenèse De la Puberté à la Ménopause : la levée du blocage en prophase I LH Cellule granulosa AMPc Ovocyte PKA P Cdk1 CyB1 Cdc25 Wee1/Myt1 Cdk1 CyB1 Ovocyte du follicule dominant MPF actif 68 III. Ovogenèse De la Puberté à la Ménopause : le blocage en métaphase II Blocage en Métaphase II Grâce au facteur cytostatique « CSF » Maintien taux élevé de MPF actif Méiose I Méiose II Fécondation GVBD Activité MPF MII 2PN 69 III. Ovogenèse De la Puberté à la Ménopause : le blocage en métaphase II ? Nature moléculaire du CSF : - Gène c-mos → Activation de la voie MAPK (Mitogen-activated protein kinase) → inactivation APC/C Cdc20* - Emi2 → liaison à APC/C Cdc20 → inactivation 70 * APC/C Cdc20 favorise la dégradation de ses substrats (cycline B, sécurine … ) en les marquant avec de l'ubiquitine III. Ovogenèse De la Puberté à la Ménopause : le blocage en métaphase II Inactivation du complexe APC/C Cdc20 → pas de dégradation de la cycline → MPF reste actif → Pas de dégradation de la sécurine → séparase inactive → absence de séparation des chromatides sœurs MII 71 III. Ovogenèse De la Puberté à la Ménopause : l’achèvement de la méiose II à la fécondation Division équationnelle Globule Polaire II Séparation des chromatides sœurs Globule Polaire I Ovocyte II haploïde 23 chromosomes bichromatidiens Prométaphase II Métaphase II Anaphase II Pas de prophase II Division asymétrique Télophase II Zygote Pronucleus Pronucleus paternel maternel n chromosomes monochromatidiens 72 III. Ovogenèse De la Puberté à la Ménopause : l’achèvement de la méiose II à la fécondation Méiose I Méiose II Fécondation GVBD MII 2PN 73 III. Ovogenèse De la Puberté à la Ménopause : l’achèvement de la méiose II à la fécondation + DAG Entrée du Spermatozoïde : Libération Facteur spermatique Phospholipase C Zeta PLCz→ hydrolyse PIP2 en IP3 +DAG → liaison IP3 au RE (IP3R) → fuite des ions calcium vers cytoplasme → oscillations calciques 74 III. Ovogenèse De la Puberté à la Ménopause : l’achèvement de la méiose II à la fécondation + DAG Entrée du Spermatozoïde : Libération Facteur spermatique Phospholipase C Zeta PLCz→ hydrolyse PIP2 en IP3 +DAG → liaison IP3 au RE (IP3R) → fuite des ions calcium vers cytoplasme → oscillations calciques - Ca2+ active la calmoduline qui stimule CamKII (calcium/ calmodulin dependent kinase II) 75 III. Ovogenèse De la Puberté à la Ménopause : l’achèvement de la méiose II à la fécondation Zn2+ + DAG Emi2 Entrée du Spermatozoïde : Libération Facteur spermatique Phospholipase C Zeta PLCz→ hydrolyse PIP2 en IP3 +DAG → liaison IP3 au RE (IP3R) → fuite des ions calcium vers cytoplasme → oscillations calciques - Ca2+ active la calmoduline qui stimule CamKII (calcium/ calmodulin dependent kinase II) - CamKII phosphoryle Emi2 → dégradation Emi2 Diminution de la [Zn2+] → dégradation Emi2 76 III. Ovogenèse De la Puberté à la Ménopause : l’achèvement de la méiose II à la fécondation Zn2+ + DAG Emi2 Entrée du Spermatozoïde : Libération Facteur spermatique Phospholipase C Zeta PLCz→ hydrolyse PIP2 en IP3 +DAG → liaison IP3 au RE (IP3R) → fuite des ions calcium vers cytoplasme → oscillations calciques - Ca2+ active la calmoduline qui stimule CamKII (calcium/ calmodulin dependent kinase II) - CamKII phosphoryle Emi2 → dégradation Emi2 Diminution de la [Zn2+] → dégradation Emi2 → levée de l’inhibition d’APC/C 77 III. Ovogenèse De la Puberté à la Ménopause : l’achèvement de la méiose II à la fécondation Zn2+ Emi2 + DAG Cycline B Entrée du Spermatozoïde : Libération Facteur spermatique Phospholipase C Zeta PLCz→ hydrolyse PIP2 en IP3 +DAG → liaison IP3 au RE (IP3R) → fuite des ions calcium vers cytoplasme → oscillations calciques - Ca2+ active la calmoduline qui stimule CamKII (calcium/ calmodulin dependent kinase II) - CamKII phosphoryle Emi2 → dégradation Emi2 Diminution de la [Zn2+] → dégradation Emi2 → levée de l’inhibition d’APC/C → Dégradation cycline B Dégradation Cycline B 78 III. Ovogenèse De la Puberté à la Ménopause : l’achèvement de la méiose II à la fécondation Zn2+ Emi2 + DAG Wee 1B P Phosphorylation inhibitrice CDK1 Dégradation Cycline B CDK1 Cycline B Entrée du Spermatozoïde : Libération Facteur spermatique Phospholipase C Zeta PLCz→ hydrolyse PIP2 en IP3 +DAG → liaison IP3 au RE (IP3R) → fuite des ions calcium vers cytoplasme → oscillations calciques - Ca2+ active la calmoduline qui stimule CamKII (calcium/ calmodulin dependent kinase II) - CamKII phosphoryle Emi2 → dégradation Emi2 Diminution de la [Zn2+] → dégradation Emi2 → levée de l’inhibition d’APC/C → Dégradation cycline B - CamKII active Wee 1B → phosphorylation inactivatrice CDK1 79 III. Ovogenèse De la Puberté à la Ménopause : l’achèvement de la méiose II à la fécondation Zn2+ Emi2 + DAG Wee 1B P Phosphorylation inhibitrice CDK1 Sortie de méiose Inactivation MPF Dégradation Cycline B CDK1 Cycline B Entrée du Spermatozoïde : Libération Facteur spermatique Phospholipase C Zeta PLCz→ hydrolyse PIP2 en IP3 +DAG → liaison IP3 au RE (IP3R) → fuite des ions calcium vers cytoplasme → oscillations calciques - Ca2+ active la calmoduline qui stimule CamKII (calcium/ calmodulin dependent kinase II) - CamKII phosphoryle Emi2 → dégradation Emi2 Diminution de la [Zn2+] → dégradation Emi2 → levée de l’inhibition d’APC/C → Dégradation cycline B - CamKII active Wee 1B → phosphorylation inactivatrice CDK1 - Inhibition MPF → Achèvement de la méiose II → expulsion du GP2 80 III. Ovogenèse Bilan MITOSE Ovocyte I (prophase I) MEIOSE I Ovogenèse : Production 1 gamète fonctionnel haploïde et 2 cellules inertes (GP1 et GP2) Globule polaire I MEIOSE II Ovocyte II (métaphase II) Globule polaire II Globule polaire I Zygote 81 CM1 : Régulations de la fonction de reproduction chez la Femme I. Généralités sur l’appareil reproducteur féminin II. Folliculogenèse III. Ovogenèse IV. Fonctions endocrines de l’ovaire et régulations hormonales 82 IV. Fonctions endocrines de l’ovaire et régulations hormonales Hypothalamus • Gonadolibérine : GnRH Adénohypophyse Gonadotropines : FSH (Hormone folliculostimulante) LH (Hormone lutéinisante) • Ovaire Contrôle des fonctions endocrines et exocrines Activités endocrines et exocrines des ovaires → régulées par des hormones hypophysaires → gonadotropines o FSH : Follicle Stimulating Hormone o LH : luteinizing hormone Synthèse et libération des gonadotropines → contrôlées par des sécrétions hypothalamiques : la gonadolibérine GnRH (Gonadotropin-releasing hormone) 83 IV. Fonctions endocrines de l’ovaire et régulations hormonales • La production hormonale de l’ovaire après la naissance : ✓ Commence à la puberté ✓ Production d’hormones stéroïdiennes : précurseur : cholestérol o Les progestagènes : hormones qui favorisent la gestation : ex progestérone o Les androgènes : hormonent qui stimulent le développement et le maintien des caractères mâles : ex. testostérone, androstènedione → chez la femme la majorité est convertie en œstradiol o Les œstrogènes : hormones sexuelles femelles primaires : œstradiol (E2), œstrone (E1) et œstriol (E3) ✓ Production d’hormones peptidiques : inhibine, activine et AMH 84 IV. Fonctions endocrines de l’ovaire et régulations hormonales • IV.a: Production hormonale → variable au cours du cycle Progestérone Œstrogènes Phase Lutéale: production d’ œstrogènes et de progestérone par le corps jaune Phase folliculaire: production d’ œstrogènes → Coopération cellules thèque interne / cellules granulosa 0 7 Phase folliculaire 14 Ovulation 21 28 Phase lutéale 1 cycle ovulatoire ou cycle ovarien 85 IV. Fonctions endocrines de l’ovaire et régulations hormonales IV.a: Production hormonale Phase folliculaire: production d’ œstrogènes → Coopération cellules thèque interne / cellules granulosa Les cellules de la thèque interne synthétisent les androgènes Les cellules de la granulosa ➔ Synthèse d’œstrogènes à partir d’androgènes provenant de la thèque interne (liaison FSH à son récepteur sur les cellules de la granulosa → activation aromatase) 86 IV. Fonctions endocrines de l’ovaire et régulations hormonales IV.a: Production hormonale Stéroïdogenèse : Phase Folliculaire Cellules de la thèque interne Cellules de la granulosa Cholestérol oie D4 P450scc: Cytochrome P450scc (side chain cleavage) 3b HSD: D 4-5 isomerase 3 b hydroxystéroide deshydrogénase Cyp17 hydroxylase: Cytochrome P450 17 a-hydroxylase Cyp17,20 lyase: Cytochrome P450 17,20 lyase DHEA: Déhydroépiandrostérone 17b HSD:17b hydroxystéroide desydrogénase Voie D5 Cytochrome P450 aromatase 87 Stéroïdogenèse C21 C21 C19 C19 C19 88 C18 C18 IV. Fonctions endocrines de l’ovaire et régulations hormonales IV.a: Production hormonale Le follicule déhiscent est transformé en corps jaune. Les cellules de la thèque interne → Petites cellules lutéales : Synthèse d’œstrogènes (R-LH et FSH) Les cellules de la granulosa → grosses cellules lutéales : Synthèse de progestérone (R-LH) 89 IV. Fonctions endocrines de l’ovaire et régulations hormonales IV.a: Production hormonale Stéroïdogenèse : Phase lutéale – grandes cellules lutéales LH → activation adénylate cyclase et 3 bHSD mitochondrie (Cytochrome P450 17alphahydroxylase/17,20-lyase (CYP17)) 90 IV. Fonctions endocrines de l’ovaire et régulations hormonales IV.a: Production hormonale Stéroïdogenèse : Phase lutéale – petites cellules lutéales mitochondrie 91 IV. Fonctions endocrines de l’ovaire et régulations hormonales IV.a: Production hormonale : hormones peptidiques • Puberté : sécrétion hormones peptidiques par l’ovaire : activines, inhibines et AMH • Hormones peptidiques : classe de peptides ayant des fonctions endocrines • Hormones peptidiques de l’ovaire : activines, inhibines et AMH ✓ Nature : glycoprotéines dimériques appartenant à la famille des TGF-b (Transforming Growth Factor) ✓ Rôle principal= régulation des mécanismes intra-ovariens 92 IV. Fonctions endocrines de l’ovaire et régulations hormonales IV.a: Production hormonale : hormones peptidiques AMH : hormone antimüllérienne • Synthèse : exclusivement dans l’ovaire chez la femme → dans les cellules de la granulosa • Son expression varie en fonction du stade du développement folliculaire Début de l’expression dans les cellules de la granulosa Expression maximale dans les follicules antraux dont ø ≤4mm Déclin progressif de l’expression jusqu’au stade de follicule sélectionné où elle disparaît complétement 93 IV. Fonctions endocrines de l’ovaire et régulations hormonales IV.a: Production hormonale : hormones peptidiques AMH : hormone antimüllérienne • Rôle : contrôle la production de follicules ovariens ✓ Inhibe le recrutement initial des follicules primordiaux vers le stade follicule primaire • En clinique : ✓ Dosage : reflète la réserve ovarienne → diminution → épuisement du stock ✓ Facteur prédictif de succès de ponction ovarienne (taux est corrélé avec nombre de follicules antraux détectés à l’échographie), PAS DE CORRELATION AU TAUX DE GROSSESSE 94 IV. Fonctions endocrines de l’ovaire et régulations hormonales IV.a: Production hormonale : hormones peptidiques Inhibines • Sécrétées par les cellules de la granulosa des follicules ovariens en croissance, ainsi que par le corps jaune Glycoprotéines dimériques Inhibine B 0 Inhibine A 14 7 Phase folliculaire Ovulation 21 Phase lutéale cycle ovulatoire ou cycle ovarien 28 95 IV. Fonctions endocrines de l’ovaire et régulations hormonales IV.a: Production hormonale : hormones peptidiques Inhibines ❖ Inhibine B • Synthèse : ✓ Phase folliculaire : cellules de la granulosa des follicules pré-antraux et petits follicules antraux ✓ Sécrétion sous l’action de la FSH • Rôle : ✓ Inhibe la sécrétion de FSH par l’hypophyse lors de la sélection des follicules → sélection du follicule dominant 96 IV. Fonctions endocrines de l’ovaire et régulations hormonales IV.a: Production hormonale : hormones peptidiques Inhibines ❖ Inhibine A • Synthèse : ✓ Phase folliculaire : cellules de la granulosa du follicule dominant. ✓ Phase lutéale : corps jaune ✓ Sécrétion sous l’action de la FSH • Rôle : ✓ Inhibe la sécrétion de FSH par l’hypophyse → évite maturation de nouveaux follicules et provoque atrésie des autres follicules recrutés 97 IV. Fonctions endocrines de l’ovaire et régulations hormonales IV.b: Régulations hormonales • Rôle de la FSH sur les cellules de la granulosa (Phase folliculaire) ▪ Stimule la croissance des follicules recrutés (follicules classe 5) ▪ Intervient dans la sélection et la maturation du follicule dominant (follicule dominant = celui qui est le plus sensible aux faibles doses de FSH) Remarque : La croissance folliculaire jusqu’au stade classe 5 est indépendante des gonadotropines ▪ Stimule la synthèse de son propre récepteur ▪ Stimule l’action de l’aromatase et accroit la production d’œstradiol ▪ Stimule la synthèse d’inhibine B Adénohypophyse FSH Cellules Granulosa Croissance des Synthèse follicules recrutés récepteur FSH, Sélection et Œstradiol et maturation du Inhibine B follicule dominant 98 IV. Fonctions endocrines de l’ovaire et régulations hormonales IV.b: Régulations hormonales • Rôle de la LH ➢ Phase folliculaire → cellules de la thèque interne : ▪ Stimule la synthèse d’androgènes ➢ fin phase folliculaire → cellules granulosa du Follicule Dominant possèdent R-LH Adénohypophyse LH Thèque interne ▪ Déclenche l’ovulation Androgènes 99 IV. Fonctions endocrines de l’ovaire et régulations hormonales IV.b: Régulations hormonales Phase folliculaire jusque J12 - Hypothalamus FSH stimule la croissance des cellules de la granulosa GnRH - Adénohypophyse FSH Cellules Granulosa - FSH Œstrogènes Inhibine B Augmentation progressive des taux d’œstrogènes Œstrogènes faibles doses → rétrocontrôle - sur libération GnRH, FSH et LH Inhibine B → - FSH LH Thèque interne Androgènes 100 IV. Fonctions endocrines de l’ovaire et régulations hormonales IV.b: Régulations hormonales Phase folliculaire J12-J14 + Œstrogènes fortes doses → rétrocontrôle + sur libération GnRH, FSH et LH Hypothalamus GnRH + PIC LH Adénohypophyse FSH Cellules Granulosa Œstrogènes OVULATION Libération ovocyte mature LH Thèque interne Androgènes 101 IV. Fonctions endocrines de l’ovaire et régulations hormonales IV.b: Régulations hormonales • Rôle de la FSH ➢ Phase lutéale → petites cellules lutéales : Adénohypophyse FSH ▪ Stimule l’action de l’aromatase → accroit la production d’œstradiol ▪ Stimule la synthèse d’inhibine A Petites cellules lutéales Synthèse œstradiol Synthèse Inhibine 102 IV. Fonctions endocrines de l’ovaire et régulations hormonales IV.b: Régulations hormonales • Rôle de la LH Adénohypophyse ➢ Phase lutéale → petites et grandes cellules lutéales du corps jaune LH ▪ Induit la transformation des cellules de la granulosa et de la thèque respectivement en grandes et petites cellules lutéales Cellules lutéales ▪ Stimule la synthèse de progestérone (grandes cellules lutéales) ▪ Stimule la synthèse d’androgènes → œstradiol (petites cellules lutéales) progestérone Androgènes → Œstradiol 103 IV. Fonctions endocrines de l’ovaire et régulations hormonales - Hypothalamus GnRH - Adénohypophyse FSH LH Cellules lutéales - FSH Œstrogènes Inhibine A Progestérone Phase Lutéale Œstrogènes + progestérone → rétrocontrôle - sur libération GnRH, FSH et LH Inhibine A rétrocontrôle – sur la libération FSH FSH et LH → régression corps jaune Progestérone → augmentation température corporelle (+0,3 à 0,5 °C) 104 Informations Droits d’Auteur L’ensemble de cette œuvre produite par le Maître de conférences, Marteil Gaëlle, est protégé par les règles relatives au droit d’auteur et à la propriété intellectuelle, littéraire et artistique. Cette œuvre est interdite à la vente ou à la location. Sa diffusion, duplication, mise à disposition du public (sous quelque forme que ce soit), mise en réseau, partielles ou totales, par toute autre personne que l’auteur sont strictement interdites. 105